RU2297006C2 - Fiber-optic velocity transducer - Google Patents

Fiber-optic velocity transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2297006C2
RU2297006C2 RU2005114941/28A RU2005114941A RU2297006C2 RU 2297006 C2 RU2297006 C2 RU 2297006C2 RU 2005114941/28 A RU2005114941/28 A RU 2005114941/28A RU 2005114941 A RU2005114941 A RU 2005114941A RU 2297006 C2 RU2297006 C2 RU 2297006C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
holders
shaft
magnets
rotor
Prior art date
Application number
RU2005114941/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005114941A (en
Inventor
Валерий Константинович Маслов (RU)
Валерий Константинович Маслов
Сергей Григорьевич Цыганков (RU)
Сергей Григорьевич Цыганков
Юрий Николаевич Власов (RU)
Юрий Николаевич Власов
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority to RU2005114941/28A priority Critical patent/RU2297006C2/en
Publication of RU2005114941A publication Critical patent/RU2005114941A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297006C2 publication Critical patent/RU2297006C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment engineering, possible use for measuring shaft rotation speed.
SUBSTANCE: in accordance to invention, stator is held on shaft being controlled in form of magnets, located on tool holders. Stator is also present in form of magnets, held in their own tool holders, oriented along generatrix lines of cylindrical surface. Another end of stator holders is overhung on base of cylindrical surface. Mounted in positions where stator holders are overhung are fiber coils, optically synchronized with coherent light source and photo-receiver in interferometer. During rotation of shaft, magnets of rotor pass by stator magnets and affect these with their magnetic field. At the same time, overhung stator holders mechanically affect fiber coils of interferometer, at output of which signal appears, frequency of which is proportional to angular rotation speed of shaft.
EFFECT: ensured phase takeoff of information about shaft rotation frequency.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения вала, например, гребного винта плавсредства.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the speed of rotation of the shaft, for example, a propeller of a boat.

Известен волоконно-оптический тахометр (ВОТ), содержащий источник света и фотоприемник, оптически согласованные через световод с оптическими метками, нанесенными на контролируемый вал [Патент Великобритании №1.385.038, кл. G1A (G01P 3/36), 1975].Known fiber optic tachometer (BOT), containing a light source and a photodetector, optically matched through a fiber with optical marks deposited on a controlled shaft [UK Patent No. 1,385.038, class. G1A (G01P 3/36), 1975].

Известен ВОТ, содержащий ротор, закрепленный на исследуемом валу, статор в виде оптических волокон, оптически согласованных с источником света и фотоприемником, усилитель фототока и регистратор [Патент Франции №2113895, кл. G01P 3/00, G01P 13/00, G01P 15/00, 1972].Known BOT containing a rotor mounted on the test shaft, a stator in the form of optical fibers optically matched with a light source and a photodetector, a photocurrent amplifier and a registrar [French Patent No. 2113895, cl. G01P 3/00, G01P 13/00, G01P 15/00, 1972].

Последний ВОТ принят за прототип.The last HERE is taken as a prototype.

В прототипе ротор выполнен в виде диска с прорезами, через которые с помощью оптических волокон согласованы источник света и фотоприемник.In the prototype, the rotor is made in the form of a disk with slots through which the light source and the photodetector are matched using optical fibers.

Недостатком аналога и прототипа является амплитудный характер съема информации о частоте вращения вала.The disadvantage of analogue and prototype is the amplitude nature of the information retrieval of the shaft rotation frequency.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является обеспечение фазового съема информации о частоте вращения вала.The technical result obtained from the implementation of the invention is to provide phase readout of information about the frequency of rotation of the shaft.

Данный технический результат получают за счет того, что в известном ВОТ, содержащем ротор, закрепленном на контролируемом валу, статор, содержащий оптические волокна, оптически согласованные с источником света и фотоприемником, усилитель фототока и регистратор, ротор выполнен в виде постоянного магнита, закрепленного на диэлектрической державке на определенном расстоянии от оси вращения вала, а статор - в виде 2N магнитов (где N=1, 2, 3...), закрепленных на свободном конце державок, равномерно расположенных вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу, другой конец которых консольно закреплен на основании этой цилиндрической поверхности, при этом в местах консольного закрепления балок расположены оптические волокна, свернутые в N предметных и N опорных волоконных катушек, оптически согласованных с источником света, выполненном когерентным, и фотоприемником в интерферометр, в одной из волоконных катушек которого установлено фазосдвигающее устройство, причем предметные и опорные волоконные катушки располагаются на основании цилиндрической поверхности поочередно друг за другом. Ротор ВОТ может дополнительно содержать постоянные магниты, закрепленные на дополнительных диэлектрических державках, при этом все державки магнитов ротора равномерно расположены вдоль второй цилиндрической поверхности, соосной валу и закрепленной на роторе.This technical result is obtained due to the fact that in the known BOT containing a rotor mounted on a controlled shaft, a stator containing optical fibers optically matched with a light source and a photodetector, a photocurrent amplifier and a recorder, the rotor is made in the form of a permanent magnet mounted on a dielectric the holder at a certain distance from the axis of rotation of the shaft, and the stator in the form of 2N magnets (where N = 1, 2, 3 ...), mounted on the free end of the holders, evenly spaced along the generatrices of the cylindrical surface, coaxial to the shaft, the other end of which is cantilevered on the basis of this cylindrical surface, while in the places of cantilever beam fixing there are optical fibers, rolled up in N subject and N reference fiber coils, optically matched with a coherent light source and a photodetector into an interferometer , in one of the fiber coils of which a phase-shifting device is installed, wherein the object and support fiber coils are located on the basis of the cylindrical surface of the lecher but for each other. The BOT rotor may additionally contain permanent magnets mounted on additional dielectric holders, while all the rotor magnet holders are evenly spaced along a second cylindrical surface coaxial to the shaft and mounted on the rotor.

В частном случае магниты на свободном конце державок статора выполнены в виде электромагнитов.In a particular case, the magnets on the free end of the stator arms are made in the form of electromagnets.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1, 2 представлены конструктивные схемы ВОТ, на фиг.3 - оптико-электронная схема ВОТ.The invention is illustrated by drawings. In Fig.1, 2 presents the structural circuit of the BOT, in Fig.3 - the optoelectronic circuit of the BOT.

ВОТ содержит (фиг.1, 2) ротор, установленный на контролируемом валу 1, выполненный в виде закрепленных на основании 2 державок 3.HERE contains (Fig.1, 2) a rotor mounted on a controlled shaft 1, made in the form of holders fixed on the base 2 3.

Державки 3 расположены равномерно вдоль цилиндрической поверхности соосной валу 1. На свободных концах державок 3 установлены постоянные магниты 4.The toolholders 3 are arranged uniformly along the cylindrical surface of the coaxial shaft 1. Permanent magnets 4 are mounted on the free ends of the toolholders 3.

Имеется также статор, содержащий основание 5, в котором консольно закреплены державки 6. На свободных концах державок 6, равномерно расположенных вдоль второй цилиндрической поверхности, соосной оси вращения вала 1, закреплены магниты 7, которые могут быть выполнены в виде электромагнитов.There is also a stator containing a base 5, in which the holders are cantilevered 6. On the free ends of the holders 6, evenly spaced along a second cylindrical surface coaxial with the axis of rotation of the shaft 1, magnets 7 are fixed, which can be made in the form of electromagnets.

Количество державок 3 в два раза меньше державок 6. Количество державок 6 статора выбирается равным четному числу.The number of holders 3 is half the number of holders 6. The number of holders 6 of the stator is chosen equal to an even number.

На консольно закрепленных концах державок 6 установлены волоконные катушки 81...8N и 91...9N (фиг.3) таким образом, чтобы державки 6 плотно вставали в сердцевины катушек 8, 9 (фиг.2). Условно волоконные катушки 8 можно назвать предметными, а катушки 9 - опорными.At the cantilever fixed ends of the holders 6, fiber coils 8 1 ... 8 N and 9 1 ... 9 N are installed (Fig. 3) so that the holders 6 fit snugly into the cores of the coils 8, 9 (Fig. 2). Conventionally, fiber coils 8 can be called subject, and coils 9 - reference.

Расстояние между магнитами 4, 7 ротора и статора выбираются из условия их магнитного взаимодействия между собой.The distance between the magnets 4, 7 of the rotor and stator are selected from the condition of their magnetic interaction with each other.

Предметные и опорные волоконные катушки 8, 9 оптически согласованы в волоконно-оптический интерферометр (ВОИ) с источником когерентного света 10 и фотоприемником 11 (фиг.3). Причем предметные волоконные катушки 81, ... 8N образуют одно из плеч ВОИ, а катушки 91, ... 9N - другое его плечо и расположены они поочередно друг за другом.The subject and reference fiber coils 8, 9 are optically aligned into a fiber optic interferometer (VOI) with a coherent light source 10 and a photodetector 11 (Fig. 3). Wherein the subject fiber coil 8 1, ... 8 N form one of the arms of the VOI, and a coil 9 1 ... 9 N - his other shoulder, and they are arranged alternately to each other.

В одной из волоконных катушек ВОИ установлено фазосдвигающее устройство 12. Выход фотоприемника 11 подключен через усилитель 13 фототока к регистратору 14, выполненному в виде частотомера.A phase-shifting device 12 is installed in one of the fiber optic coils of the VOI 12. The output of the photodetector 11 is connected through a photocurrent amplifier 13 to a recorder 14 made in the form of a frequency meter.

ВОТ работает следующим образом. Перед эксплуатацией тахометра начальную разность фаз ВОИ устанавливают равной 90°.HER works as follows. Before operating the tachometer, the initial phase difference of VOI is set equal to 90 °.

При вращении ротора магниты 4 периодически проходят мимо магнитов 7 статора. При этом державки 6 статора будут периодически с частотой, пропорциональной частоте вращения вала 1, стремится к магнитам 4 ротора.When the rotor rotates, the magnets 4 periodically pass by the stator magnets 7. When this holder 6 of the stator will periodically with a frequency proportional to the frequency of rotation of the shaft 1, tends to the magnets 4 of the rotor.

Это в свою очередь вызовет периодическое импульсное давление консольно закрепленных державок 6 статора на предметные и опорные волоконные катушки 8, 9 ВОИ. На выходе фотоприемника 11 появится последовательность импульсов с частотой повторения, пропорциональной частоте вращения вала 4, измеряемой частотомером 14.This, in turn, will cause periodic pulsed pressure of the cantilever fixed stator holders 6 on the object and support fiber coils 8, 9 of the VOI. At the output of the photodetector 11 there will be a sequence of pulses with a repetition rate proportional to the frequency of rotation of the shaft 4, as measured by the frequency counter 14.

Механические воздействия на волоконные катушки 8, 9 должны быть такими, чтобы выходной сигнал ВОИ не превышал по фазе 45°. В этом случае ВОИ обеспечивает квазилинейное преобразование входного сигнала. Для этого расстояние между магнитами 4, 7 ротора и статора выбирается соответствующим для обеспечения необходимой силы их взаимодействия.The mechanical effects on the fiber coils 8, 9 should be such that the output signal of the VOI does not exceed a phase of 45 °. In this case, VOI provides a quasilinear transformation of the input signal. For this, the distance between the magnets 4, 7 of the rotor and the stator is selected appropriately to ensure the necessary strength of their interaction.

Целесообразно выполнение магнитов 7 статора в виде электромагнитов для выбора подходящей силы их взаимодействия с магнитами 4 ротора.It is advisable to make the stator magnets 7 in the form of electromagnets to select a suitable force for their interaction with the rotor magnets 4.

Claims (3)

1. Волоконно-оптический тахометр, содержащий ротор, закрепленный на контролируемом валу, статор, содержащий оптические волокна, оптически согласованные с источником света и фотоприемником, усилитель фототока и регистратор, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде постоянного магнита, закрепленного на диэлектрической державке на определенном расстоянии от оси вращения вала, а статор - в виде 2N магнитов, где N=1, 2, 3..., закрепленных на свободном конце державок, равномерно расположенных вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу, другой конец которых консольно закреплен на основании этой цилиндрической поверхности, при этом в местах консольного закрепления державок расположены оптические волокна, свернутые в N предметных и N опорных волоконных катушек, оптически согласованных с источником света, выполненным когерентным, и фотоприемником в интерферометр, в одной из волоконных катушек которого установлено фазосдвигающее устройство, причем предметные и опорные волоконные катушки располагаются поочередно друг за другом.1. Fiber-optic tachometer containing a rotor mounted on a controlled shaft, a stator containing optical fibers optically matched with a light source and a photodetector, a photocurrent amplifier and a recorder, characterized in that the rotor is made in the form of a permanent magnet mounted on a dielectric holder on a certain distance from the axis of rotation of the shaft, and the stator - in the form of 2N magnets, where N = 1, 2, 3 ..., mounted on the free end of the holders, evenly spaced along the generatrices of the cylindrical surface, coaxial alu, the other end of which is cantilevered on the base of this cylindrical surface, while in the places of cantilever fixing of the holders there are optical fibers, rolled up in N subject and N reference fiber coils, optically matched with a coherent light source and a photodetector into an interferometer, in one from the fiber coils of which a phase-shifting device is installed, wherein the subject and reference fiber coils are arranged alternately one after another. 2. Волоконно-оптический тахометр по п.1, отличающийся тем, что ротор дополнительно содержит постоянные магниты, закрепленные на дополнительных диэлектрических державках, при этом все державки магнитов ротора равномерно расположены вдоль второй цилиндрической поверхности, соосной валу и закрепленной на роторе.2. The fiber optic tachometer according to claim 1, characterized in that the rotor further comprises permanent magnets mounted on additional dielectric holders, while all the rotor magnet holders are evenly spaced along a second cylindrical surface coaxial to the shaft and mounted on the rotor. 3. Волоконно-оптический тахометр по п.1, отличающийся тем, что магниты статора, закрепленные на свободном конце державок, выполнены в виде электромагнитов.3. The fiber optic tachometer according to claim 1, characterized in that the stator magnets mounted on the free end of the holders are made in the form of electromagnets.
RU2005114941/28A 2005-05-18 2005-05-18 Fiber-optic velocity transducer RU2297006C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114941/28A RU2297006C2 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Fiber-optic velocity transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114941/28A RU2297006C2 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Fiber-optic velocity transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005114941A RU2005114941A (en) 2006-11-27
RU2297006C2 true RU2297006C2 (en) 2007-04-10

Family

ID=37664147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114941/28A RU2297006C2 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Fiber-optic velocity transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297006C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562149C2 (en) * 2013-04-10 2015-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Resonant measuring method of rotation frequency of object and device implementing this method
RU174921U1 (en) * 2017-07-27 2017-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) ADJUSTABLE VALVE OF THE ADJUSTABLE SCREW OF THE ADJUSTABLE SCREW OF THE REGULATED STEP

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562149C2 (en) * 2013-04-10 2015-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Resonant measuring method of rotation frequency of object and device implementing this method
RU174921U1 (en) * 2017-07-27 2017-11-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) ADJUSTABLE VALVE OF THE ADJUSTABLE SCREW OF THE ADJUSTABLE SCREW OF THE REGULATED STEP

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005114941A (en) 2006-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lopez-Hignera et al. Simple low-frequency optical fiber accelerometer with large rotating machine monitoring applications
CN108332785B (en) Measuring device and method for large-scale fiber grating sensor
CN107389978B (en) Weak reflection Bragg grating accelerometer and sensing method thereof
CN111006753A (en) Phase feedback controlled optical fiber interference ultralow frequency vibration measuring device and method
RU2297006C2 (en) Fiber-optic velocity transducer
CN104729493A (en) Novel detection method of optical fiber gyroscope
US4874244A (en) Method and apparatus for increasing the unambiguous sensing range in an interferometric fiber gyroscope
EP3086091B1 (en) Rotationally biased fiber optic gyroscope
Hong et al. Location of a wideband perturbation using a fiber Fox–Smith interferometer
Travers et al. Distributed strain sensing inside a fiber coil under vibration
Garcia-Souto et al. High resolution (< 1nm) interferometric fiber-optic sensor of vibrations in high-power transformers
Tang et al. Distributed acoustic sensing system based on continuous wide-band ultra-weak fiber Bragg grating array
RU2317556C1 (en) Pickup for measuring difference in speed of rotation of axially aligned shafts
Kissinger Range-resolved optical interferometric signal processing
RU2317557C1 (en) Device for monitoring synchronization of rotation of two parallel shafts
EP0455717A1 (en) Fiber optic gyroscope combined signal phase difference control
Yu et al. All-digital real time demodulation system of fiber laser hydrophone using PGC method
RU2345369C1 (en) Measuring instrument of arbor gyration velocity (versions)
Liu et al. High performance interrogation by a composite-double-probe-pulse for ultra-weak FBG array
CN106840370B (en) Device and method for measuring resonant frequency of optical fiber interference detector
RU2310821C1 (en) Torsiometer
CN112083476A (en) Rotary seismograph based on dual-polarization light path structure
Heredero et al. Micromachined optical fiber current sensor
RU2327951C1 (en) Alignment control device for rotating shift
Chen et al. A new measurement method for resonance frequency of fiber optic interferometric vibration detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070519