RU2413178C2 - Волоконно-оптический датчик положения - Google Patents
Волоконно-оптический датчик положения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413178C2 RU2413178C2 RU2006116928/28A RU2006116928A RU2413178C2 RU 2413178 C2 RU2413178 C2 RU 2413178C2 RU 2006116928/28 A RU2006116928/28 A RU 2006116928/28A RU 2006116928 A RU2006116928 A RU 2006116928A RU 2413178 C2 RU2413178 C2 RU 2413178C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber optic
- sensors
- position sensor
- rod
- magnetostrictive material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 54
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims description 2
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 1
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001329 Terfenol-D Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
- G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
- G01D5/35309—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
- G01D5/35312—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Fabry Perot
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
- G02B6/022—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using mechanical stress, e.g. tuning by compression or elongation, special geometrical shapes such as "dog-bone" or taper
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Волоконно-оптический датчик положения содержит магнитный или электромагнитный элемент, широкополосный источник света, оптическое волокно, по меньшей мере два датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, изготовленные из оптического волокна, по меньшей мере один сегмент магнитострикционного материала, стержень, изготовленный из материала, непроницаемого для магнитных полей. По меньшей мере один из двух датчиков прикреплен к сегменту магнитострикционного материала, при этом по меньшей мере один из сегментов магнитострикционного материала прикреплен к стержню. Магнитный или электромагнитный элемент и стержень совмещены таким образом, что они могут испытывать относительное смещение только вдоль оси стержня. Указанное смещение вызывает изменение размеров сегмента магнитострикционного материала, что приводит к изменениям длины волны, отражаемой датчиками в виде волоконно-оптической брэгговской решетки. Технический результат заключается в обеспечении безопасности при применении датчика во взрывоопасных зонах за счет отсутствия электрических сигналов в непосредственной близости от точки измерения. 15 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию способов измерения положения оборудования в глубоких скважинах наземных и прибрежных морских установок. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к применению фонтанных задвижек (фонтанных штуцеров, вентилей управления потоком).
Уровень техники
Некоторые изготовители серийно выпускают волоконно-оптические датчики положения, основанные на интерферометрии или на силе света. Датчик положения фирмы Fiso попадает в указанную первую категорию, как указано в статье "Fiso's White-Light Pabry-Perot Fiber-Optics Sensors"; Fiso Technologies Inc. Датчик положения фирмы Philtec, описанный в статье "Philtec Fiber Optic Displacements Sensors", Philtec Inc., 2002, основан на измерении силы света. В качестве примеров других устройств, которые не дошли до стадии серийного производства, можно привести следующие: основанный на интерферометрии датчик, установленный на рычаге, описанный в статье F.Ruan, Y.Zhou, Y.Loy, S.Met, Ch.Liaw and J.Liu "Precision Fiber Optic Displacement Sensor Based on Reciprocal biterferometry"; Optics Communication, No.176, pp. 105-112, 2000, и датчик, основанный на применении отражающих призм, описанный в статье Y.Takamatsu. K.Tomota and T.Yamashita "Fiber-optic Position Sensor"; Sensors and Actuators", № A21-A23, pp. 435-437, 1990.
Измерительные преобразователи, основанные на интерферометрии, зависят от размера отверстия, через которое свет выходит из волокна и отражается некоторым типом зеркала. Это является недостатком, так как зеркало может быть смещено относительно волокна, что приводит к необходимости механического совмещения луча света, а также создает проблемы, связанные с чистотой оптических поверхностей (торца волокна и поверхности зеркала). Более того, в случае измерительных преобразователей, расположенных у конца волокна, невозможно последовательное мультиплексирование (уплотнение).
Высокая чувствительность к угловому смещению волоконно-оптической линии относительно поверхности является одним из недостатков измерительных преобразователей, основанных на силе света, которые даже требуют наличия визуально однородной поверхности мишени, с ухудшением точности полученного результата, когда отражающая способность поверхности снижена.
С другой стороны, в некоторых недавних статьях описано использование магнитострикционных материалов как основы для конструирования датчиков положения. Эффект магнитострикции, который имеет место главным образом в случае ферромагнитных материалов, представляет собой изменение длины сегмента под действием магнитного поля, причем магнитострикционный материал расширяется или сжимается в ответ на изменение силы магнитного поля в той области, где находится сегмент. Этот эффект является симметричным относительно приложенного поля, с дисторсией (деформацией) только в одном направлении, независимо от сигнала магнитного поля.
Уже имеются некоторые области применения, в которых используют магнитострикционные материалы, например, при конструировании устройств для измерения магнитного поля и вращающего момента, однако до настоящего времени эти устройства редко используют в качестве датчиков положения. В качестве примеров таких устройств можно привести устройства, описанные в патентах JP 10253399-А и US 6232769-В1, а также в статье "Dynamic behavior of Terfenol-D", by Koshi Kondo; J. of Alloys and Compounds 258 (1997) 56-60, в статье "On the calibration of position sensor based on magnetic delay lines" by E.Hristoforou, H.Chiriac, M.Neagu, V.Karayannis; Sensors and Actuators, A 59 (1997) 89-93, в статье "A coily magnetostrictive delay line arrangement for sensing applications", by E.Hristoforou, D.Niarchos, H.Chiriac, M.Neagu; Sensors and Actuators A 91 (2001) 91-94, и в статье "New position sensor based on ultra acoustic standing waves in FeSiB amorphous wires", by H.Chiriac, C.S.Marinescu; Sensors and Actuators 81 (2000) 174-175. Все приведенные выше публикации основаны на принципе распространения акустической волны через соединительный стержень (шток/стержень) или на использовании волновода, изготовленного из магнитострикционного материала. Датчик является индукционным или оптическим, и положение определяют путем измерения временного интервала, связанного с положением излучающего элемента, бобины, магнита или электромагнитного элемента. Во всех таких датчиках необходимо использование электронной схемы, расположенной в непосредственной близости от места измерения и имеющей динамический диапазон от 30 до 300 мм.
Аналогичным образом, устройство для измерения положения, описанное в патенте США No.5821743, представляет собой устройство, которое содержит магнитострикционный волновод, который проходит через измеряемое поле, и средство создания сигнала, которое показывает положение магнита. Указанное устройство снабжено пьезокерамическим элементом.
В патенте США No.5394488, где описан датчик скорости, и в статье "А magnetostrictive sensor interrogated by fiber gratings for DC-current and Temperature discrimination", by J.Mora, A.Diez, J.L.Cruz, M.V.Andres; IEEE Photonics Tech. Letters 12 (2000) 1680-1682, несмотря на то, что в них и нет ссылки на измерение положения, решены проблемы за счет совместного использования магнитострикционного материала и датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, используемых также в соответствии с настоящим изобретением.
За счет использования информации относительно оптического спектра датчики в виде волоконно-оптической брэгговской решетки позволяют осуществить легко уплотняемое абсолютное измерение в тех применениях, в которых традиционные измерительные системы оказались неэффективными. Изменения значений длины волны датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки связаны с изменениями температуры и деформациями следующим уравнением:
в котором λв представляет собой значение, в метрах, длины волны, отраженной датчиком, ΔT представляет собой изменение температуры, °С, и отражает деформацию датчика, в м/м, a K1 и К2 представляют собой постоянные коэффициенты, которые зависят от специфического устройства.
Различные виды техники используют в различных типах известных в настоящее время датчиков положения: емкостную, оптическую, индукционную и волоконно-оптическую технику.
Наиболее широко используют технику электрической индукции в качестве принципа функционирования. Основным преимуществом датчика положения этого типа над другими датчиками является его высокая прочность, так как за счет отсутствия физического контакта происходит малый износ чувствительного элемента датчика. Большим преимуществом по сравнению с другими датчиками является способность такого датчика работать без снижения рабочих параметров в тяжелых условиях, например, в условиях повышенной влажности и вибраций. Более того, такие датчики не чувствительны к электромагнитным помехам.
В самых последних разработках датчиков используют элементы волоконной оптики. Существует не одна, а несколько областей, в которых используют элементы волоконной оптики в качестве световода при проведении измерения. Среди таких областей можно указать брэгговские сети, которые, однако, до настоящего времени не применяли в датчиках положения.
Большим преимуществом волоконно-оптических датчиков и измерительных преобразователей, кроме их высоких рабочих параметров и простоты конструкции, является отсутствие электрических сигналов в непосредственной близости от точки измерения, что делает такие датчики и измерительные преобразователи безопасными для применений во взрывоопасных зонах.
Краткое изложение изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание датчика положения, основанного на технологии брэгговских сетей, с использованием надежной и прочной волоконной оптики, для фонтанной задвижки внутри нефтяной скважины.
Задачей настоящего изобретения является создание волоконно-оптического датчика положения для перемещений по одной оси, основанного на свойствах магнитострикции, в котором использованы брэгговские сети в качестве чувствительных элементов.
Разработана волоконно-оптическая система измерения положения для перемещений по одной оси, основанная на использовании датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки и свойств магнитострикционного материала. Изменения в относительном положении между источником магнитного поля и сегментом магнитострикционного материала (подключенным к датчикам в виде волоконно-оптической брэгговской решетки) вызывают изменения размера этого сегмента, что приводит к изменениям длины волны, отражаемой датчиками в виде волоконно-оптической брэгговской решетки. Когда пространственная зависимость магнитного поля известна, отраженную датчиками длину волны можно связать со смещением, которое произошло. Настоящее изобретение также имеет отношение к способу калибровки положения волоконно-оптического датчика положения.
Для решения указанных задач предлагается волоконно-оптический датчик положения, который содержит следующие компоненты: магнитный или электромагнитный элемент; по меньшей мере один сегмент магнитострикционного материала; датчики в виде волоконно-оптической брэгговской решетки; стержень материала, непроницаемого для магнитных полей; оптическое волокно (световод), причем указанные датчики по меньшей мере объединены и прикреплены к сегменту магнитострикционного материала, при этом по меньшей мере один из указанных сегментов магнитострикционного материала прикреплен к стержню, причем деформация стержня относительно магнитного или электромагнитного элемента ограничена в направлении оси стержня.
Краткое описание чертежей
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые являются неотъемлемой частью настоящего изобретения.
На фиг.1 показана базовая конфигурация датчика положения в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения. Позицией 1 на фиг.1 показан магнитный или электромагнитный элемент.
На фиг.2 показан первый вариант базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показан второй вариант базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 показано соединение модулей, которое соответствует их соединению во втором варианте базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.5 показан третий вариант базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.6 показано соединение модулей, которое соответствует их соединению в третьем варианте базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.7 показан пример графика измерений длины волны для двух датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, в функции положения, в базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.8 показан пример графика, на котором приведена пространственная зависимость магнитного поля в применении базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.9 показан пример графика, на котором приведена пространственная зависимость магнитного поля в третьем варианте базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.10 показан пример графика измерений длины волны для двух датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, в функции положения, в третьем варианте базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.11 показан пример графика, связывающего разность измерений длин волн, проведенных при помощи двух датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, с положением, в третьем варианте базовой конфигурации датчика положения в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
Далее приведено подробное описание волоконно-оптического датчика положения, содержащего магнитострикционный материал и датчики (с чувствительными элементами) в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, в фонтанных задвижках (в фонтанных штуцерах), который подходит для использования в наземных и прибрежных морских установках с глубокими скважинами.
Этот датчик положения является стойким к высоким давлениям и температурам, имеет высокую чувствительность, простую конструкцию, является компактным и использует датчики в виде волоконно-оптической брэгговской решетки (FBG) с магнитострикционным материалом.
Принцип, на котором основано настоящее изобретение, связан с относительным смещением между источником магнитного поля и сегментом магнитострикционного материала, который соединен с одним или несколькими датчиками в виде волоконно-оптической брэгговской решетки. Изменения относительного положения источника магнитного поля и сегмента магнитострикционного материала вызывают изменения размера этого сегмента и по этой причине вызывают изменения размера датчика, с которым он соединен, что приводит к изменениям длин волн, отраженных датчиками в виде волоконно-оптической брэгговской решетки. Когда пространственная зависимость магнитного поля известна, длины волн, отраженных датчиком, можно связать со смещением, которое произошло.
Так как температура представляет собой фактор, который также может вызывать изменения длины волны датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, то в соответствии с настоящим изобретением используют по меньшей мере два датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, что гарантированно позволяет производить необходимую компенсацию влияния температуры.
Другими характеристиками настоящего изобретения являются следующие:
- датчик может быть изготовлен из постоянного магнита и/или с применением магнитного поля.
- датчики в виде волоконно-оптической брэгговской решетки преимущественно изготавливают из одного и того же оптического волокна. Преимуществом такого решения является простота, так как при этом можно исключать оптические соединительные элементы, а также возможность измерения других длин через это же самое волокно.
Схема базовой конфигурации датчика положения в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения показан на фиг.1. Магнитный или электромагнитный элемент, именуемый далее магнитом 1, преимущественно изготовленный из NdFeB (неодим, железо, бор), и стержень 4, изготовленный из материала, непроницаемого для магнитных полей, совмещены таким образом, что они могут испытывать относительное смещение только вдоль оси стержня 4. Сегмент 2 магнитострикционного материала, который прикреплен к концу стержня 4, может быть изготовлен, например, из металлического сплава TbDyFe (тербий, диспрозий и железо), такого как ТХ, Terphenol-D или другие сплавы. Магнит 1 и конец стержня 4 должны находиться достаточно близко друг к другу, так чтобы относительные смещения между ними вызывали изменения размеров сегмента магнитострикционного материала 2, которые может измерять система считывания 6. Датчики 3.1 и 3.2 в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, которые должны иметь различные длины волн, равные соответственно λ1 и λ2, должны быть изготовлены из одного и того же оптического волокна 5. В базовой конфигурации изобретения, показанной на фиг.1, только один из датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки (3.1 или 3.2) прикреплен к сегменту 2 магнитострикционного материала. Не имеет значения, какой из датчиков прикреплен, это может быть как первый, так и второй датчик. Крепление может быть осуществлено, например, при помощи эпоксидной смолы или цианакрилового клея или при помощи другого способа крепления, который может быть использован для соединения датчиков с сегментами, диапазон деформаций или температур которых желательно измерить. На фиг.1 в качестве примера показано, что датчик 3.2 прикреплен к сегменту 2 магнитострикционного материала, в то время как датчик 3.1 является свободным. Это означает, что только датчик 3.1 будет претерпевать изменения своей длины волны λ1 в функции возможных изменений температуры, в то время как датчик 3.2, в дополнение к изменениям этого типа, будет претерпевать изменения своей длины волны λ2 в функции деформаций за счет расширения или сжатия сегмента 2 магнитострикционного материала, вызванных изменениями магнитного поля.
На фиг.1 в качестве примера показано, что датчик 3.2 в осевом направлении совмещен с осью стержня 4. Так как магнитострикционный материал претерпевает изменения размера при изменениях магнитного поля, в котором он находится, сохраняя однако постоянным свой объем, то датчик 3.2 (который прикреплен к сегменту 2 магнитострикционного материала) может быть совмещен с любым направлением, так что осевое направление представляет собой только одно из возможных направлений.
Система 6 считывания посылает луч света через оптическое волокно 5. Когда свет достигает датчика 3.1, часть падающего света отражается на длине волны λ1 датчика 3.1, в то время как остальная часть света пропускается дальше и поступает к датчику 3.2. Когда свет падает на датчик 3.2, происходит аналогичный процесс: часть падающего света отражается на длине волны λ2 датчика 3.2, а остальная часть света пропускается дальше и проходит вдоль оптического волокна 5. Свет, отраженный от каждого из датчиков (3.1 и 3.2), принимается системой считывания 6, где он анализируется.
Одна из возможных конфигураций системы считывания 6 содержит широкополосный источник света, блок сопряжения и систему анализа и обнаружения. В качестве альтернативы датчик положения в соответствии с вариантом настоящего изобретения может быть оперативно соединен с любой применимой конфигурацией, позволяющей производить опрос датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки.
Когда происходит смещение между магнитом 1 и стержнем 4, система считывания 6 будет выдавать другое значение λ2.
Если имеются изменения температуры в области датчиков 3.1 и 3.2, то система считывания 6 будет выдавать другие значения λ1 и λ2. Устройство в соответствии с вариантом настоящего изобретения предварительно калибруют по температуре, то есть заранее строят кривые, которые дают информацию об изменениях λ1 и λ2 при изменении температуры. В этой базовой конфигурации настоящего изобретения предварительную калибровку проводят для датчика 3.2, который прикреплен к сегменту 2 магнитострикционного материала таким образом, что температурная градуировочная кривая для датчика 3.2 будет принимать в расчет эффект температурной деформации сегмента 2 магнитострикционного материала. Так как отсутствует градиент температуры при коротком расстоянии между датчиками 3.1 и 3.2, то, когда уравнение (I) применяют последовательно к датчикам 3.1 и 3.2, это позволяет производить температурную компенсацию и идентификацию части диапазона λ2, вызванного исключительно воздействием магнитного поля на сегмент 2 магнитострикционного материала.
Значения, которые получает λ2 длина волны, в функции положения стержня 4 относительного магнита 1, с уже вычтенным возможным влиянием температуры, позволяют построить градуировочную кривую положения устройства в соответствии с вариантом настоящего изобретения в базовой конфигурации, показанным на фиг.1.
На фиг.7 показан пример градуировочной кривой, построенной для базовой конфигурации настоящего изобретения, с использованием постоянного магнита 1. Нулевая точка положения находится в магните 1 рядом с сегментом 2 магнитострикционного материала. Этот элемент генерирует магнитное поле в функции осевого расстояния, показанное в виде графика на фиг.8. Так как в этом варианте поле спадает при увеличении расстояния вдоль оси, то увеличение относительного расстояния между стержнем 4 и магнитом 1 вызывает уменьшение размера сегмента 2 магнитострикционного материала в осевом направлении. Если температура остается постоянной и датчик 3.2 остается совмещенным с осевым направлением, как это показано в качестве примера на фиг.1, то будет происходить уменьшение значения λ2. Это показано на кривой фиг.7 с учетом ранее описанной компенсации температуры.
Для всех трех вариантов базовой конфигурации настоящего изобретения, описанных ниже, прохождение света соответствует описанному ранее для базовой конфигурации изобретения: часть света, излучаемого системой считывания 6, отражается датчиками 3.1 и 3.2 на их соответствующих длинах волн, λ1 и λ2, и затем возвращается в систему считывания 6, где анализируется.
В первом варианте базовой конфигурации настоящего изобретения, схема которого приведена на фиг.2, единственным отличием от базовой конфигурации, показанной на фиг.1, является то, что оба датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, 3.1 и 3.2, прикреплены к сегменту 2 магнитострикционного материала. В этой конфигурации (фиг.2) датчики 3.1 и 3.2 должны быть совмещены с различными направлениями. Они не должны быть параллельными. За счет этого, когда происходит относительное смещение между магнитом 1 и стержнем 4, оба датчика 3.1 и 3.2 будут испытывать деформации, сопровождающиеся магнитными воздействиями на сегмент 2 магнитострикционного материала, которые являются различными. Каждый из датчиков, 3.1 и 3.2, будет сопровождаться изменениями размера сегмента 2 магнитострикционного материала в том направлении, с которым совмещен датчик 3.1 или 3.2. За счет этого в варианте, показанном на фиг.2, когда происходит смещение между магнитом 1 и стержнем 4, система считывания 6 будет соответственно выдавать различные показания для λ1 и λ2. Если имеется диапазон изменений температуры в области датчиков, то система считывания 6 тоже будет выдавать диапазон показаний для λ1 и λ2, однако этот диапазон не будет иметь такой же характер изменения по причине относительного изменения положения между магнитом 1 и стержнем 4.
Индивидуальные деформации, вызванные магнитным воздействием на датчики 3.1 и 3.2, зависят от постоянного объема магнитострикционного материала сегмента 2. Как уже было упомянуто выше, устройство в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения предварительно калибруют по температуре. В этом первом варианте (фиг.2) базовой конфигурации настоящего изобретения предварительную калибровку проводят для датчиков 3.1 и 3.2, которые прикреплены к сегменту 2 магнитострикционного материала, таким образом, что соответствующая температурная градуировочная кривая для этих датчиков будет учитывать эффект теплового расширения сегмента 2 магнитострикционного материала. При известных значениях длин волн, отражаемых датчиками 3.1 и 3.2, и информации относительно деформации, претерпеваемой каждым датчиком, это же самое уравнение (I) применимо для каждого из датчиков, при проведении процесса компенсации температуры, аналогичного описанному ранее для базовой конфигурации настоящего изобретения. Так как длины волн λ1 и λ2 функционально связаны с объемом магнитострикционного материала сегмента 2, не имеет значения, какую длину волны λ1 и λ2 используют для построения градуировочной кривой для положения устройства. После выбора значений длин волн, λ1 и λ2, принимая во внимание функцию положения стержня 4 относительно магнита 1, с уже вычтенными возможными влияниями температуры, получим градуировочную кривую положения устройства в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения, в первом варианте, показанном на фиг.2.
Второй вариант базовой конфигурации устройства в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг.3. Этот вариант может быть получен в результате соединения двух одинаковых модулей в базовой конфигурации изобретения, приведенной на фиг.1, за исключением того, что вместо использования только одного сегмента 2 магнитострикционного материала в этом варианте, приведенном на фиг.3, используют два одинаковых сегмента магнитострикционного материала, 2.1 и 2.2, каждый из которых прикреплен к одному из концов стержня 4. На каждом из сегментов магнитострикционного материала (2.1 и 2.2) прикреплен соответственно датчик (3.1 или 3.2) в виде брэгговской решетки. На фиг.3 датчики 3.1 и 3.2 показаны как идущие в одном и том же направлении, параллельно стержню 4, только в качестве примера способа легкого совмещения. Датчики 3.1 и 3.2 могут быть ориентированы в различных направлениях и могут отличаться друг от друга. Однако более сложный выбор не дает больших преимуществ. Магнит 1 расположен параллельно стержню 4, таким образом, что относительные смещения между ними происходят только в одном направлении, определяемом стержнем 4. В этой конфигурации изобретения (приведенной на фиг.3) сегменты 2.1 и 2.2 магнитострикционного материала будут претерпевать различные деформации в функции различных положений каждого из них относительно магнита 1.
По сравнению с базовой конфигурацией настоящего изобретения, показанной на фиг.1, и с первым вариантом, показанным на фиг.2, этот вариант, показанный на фиг.3, имеет преимущество, связанное с тем, что он позволяет произвести расширение динамического диапазона, так как уменьшение воздействия магнитного поля на сегмент магнитострикционного материала 2.1, например, за счет большого расстояния между этим сегментом и магнитом 1, может быть скомпенсировано увеличением такого воздействия на другой сегмент магнитострикционного материала (2.2) за счет результирующей аппроксимации между другим сегментом и магнитом 1.
Эта конфигурация настоящего изобретения, приведенная на фиг.3, также позволяет произвести еще большее расширение динамического диапазона за счет соединения нескольких таких же модулей. Используют несколько датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, с различными длинами волн, каждый из которых закреплен соответственно на одном из различных сегментов магнитострикционного материала, смещенных вдоль стержня 4, как это показано на фиг.4. Изменения длин волн различных датчиков, принимаемые системой считывания 6, дают информацию об относительном смещении между магнитом 1 и стержнем 4. Может быть использовано несколько датчиков, причем расстояния между ними и значения их длин волн должны быть рассчитаны в функции конкретного данного применения. Калибровка относительно положения для этого набора различных соединенных модулей обсуждается далее более подробно.
Устройство в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения предварительно калибруют по температуре, как уже было описано выше. В этом втором варианте базовой конфигурации изобретения предварительную калибровку проводят соответственно для двух датчиков, 3.1 и 3.2, закрепленных на сегментах магнитострикционного материала (2.1 и 2.2), таким образом, что соответствующие градуировочные кривые этих датчиков температуры уже учитывают эффекты тепловой деформации соответствующих сегментов магнитострикционного материала (2.1 и 2.2). При наличии значений отраженных длин волн от датчиков 3.1 и 3.2 и при наличии информации относительно деформаций, претерпеваемых каждым датчиком, уравнение (I) применимо к каждому из датчиков. Процедура калибровки положения для этого второго варианта устройства обсуждается далее более подробно, при описании третьего варианта устройства в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.
Третий вариант базовой конфигурации устройства в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения показан на фиг.5. В этом варианте сегменты 2.1 и 2.2 магнитострикционного материала, а также датчики 3.1 и 3.2 в виде волоконно-оптической брэгговской решетки установлены на концах стержня 4 аналогично описанному ранее со ссылкой на второй вариант базовой конфигурации настоящего изобретения. Аналогичным образом относительное смещение между магнитом 1 и стержнем 4 передается вдаль оси, что определяется стержнем 4. Однако в этой конфигурации, приведенной на фиг.4, магнит 1, который может иметь, например, цилиндрическую форму, имеет отверстие, преимущественно расположенное по центру так, что стержень 4 может проходить через него. По сравнению с конфигурацией, в которой магнит 1 проходит снаружи от стержня 4, показанной на фиг.3, конфигурация, показанная на фиг.5, имеет преимущество, так как обеспечивает большую близость между магнитом 1 и сегментами магнитострикционного материала (2.1 и 2.2), которая усиливает магнитное поле, что вызывает расширения динамического диапазона. Более того, используют аналогичную форму, уже описанную выше для второго варианта. Этот третий вариант базовой конфигурации настоящего изобретения, приведенный на фиг.5, также позволяет еще больше расширить динамический диапазон за счет соединения нескольких показанных модулей. На фиг.6 показана схема соединения модулей аналогично третьему варианту базовой конфигурации изобретения. Относительная калибровка положения для этого набора различных соединенных модулей может быть проведена в соответствии с последовательностью градуировочных кривых, каждая из которых построена с использованием пары последовательных датчиков, покрывающих, таким образом, всю длину стержня. Построение градуировочной кривой для пары датчиков (3.1 и 3.2) обсуждается далее более подробно.
В этом третьем варианте базовой конфигурации в соответствии с настоящим изобретением предварительную калибровку по температуре проводят аналогично тому, что описано выше для второго варианта, с использованием двух соответствующих датчиков 3.1 и 3.2, закрепленных на сегментах магнитострикционного материала (2.1 и 2.2), таким образом, что соответствующие градуировочные кривые для этих датчиков температуры учитывают эффекты тепловой деформации соответствующих сегментов магнитострикционного материала (2.1 и 2.2). При известных значениях длин волн, отражаемых датчиками 3.1 и 3.2, и наличии информации относительно деформации, претерпеваемой каждым датчиком, уравнение (I) применимо для каждого из датчиков.
Однако очень сложная геометрия магнита 1 сказывается также на магнитном поле, пространственная зависимость которого является более сложной. На фиг.9 показан график магнитного поля в функции расстояния для применения этого третьего варианта базовой конфигурации в соответствии с настоящим изобретением. На графике, приведенном на фиг.10, построенном по результатам измерений для такого же применения, можно видеть, что имеется не только одна зависимость между длиной волны одного из датчиков и положением стержня 4 относительно магнита 1. Эта проблема может быть решена путем нахождения зависимости между разностью (λ1-λ2) длин волн датчиков (3.1 и 3.2) и положением. Затем проводят процесс итерации, который изменяет расстояние между датчиками 3.1 и 3.2, задачей которого является максимальное расширение динамического диапазона положений, при сохранении неизменной зависимости между разностью длин волн и положением. Принимая во внимание эту разность длин волн датчиков 3.1 и 3.2, еще одним преимуществом будет компенсация возможного влияния температуры. График на фиг.11, построенный для того же самого применения, которое послужило основой для построения графиков фиг.9 и 10, показывает пример зависимости разности длин волн датчиков 3.1 и 3.2 и положения в этом третьем варианте базовой конфигурации в соответствии с настоящим изобретением.
По сравнению с существующими датчиками положения настоящее изобретение позволяет получить многочисленные преимущества за счет использования технологии оптических волокон, а именно: простота конструкции, уменьшенные размеры и вес, возможность проведения измерений в агрессивных средах, например, при высоких температурах, и возможность дистанционного считывания показаний, без необходимости иметь электронные схемы в точке проведения измерения. Более того, в отличие от измерительных преобразователей, основанных на электростатической индукции, настоящее изобретение позволяет исключить использование кабелей и электронных схем в непосредственной близости от места измерения. Однако аналогично таким измерительным преобразователям настоящее изобретение позволяет производить измерения с высокой точностью и достоверностью, так как за счет отсутствия физического контакта с источником магнитного поля исключен износ чувствительного элемента.
Устройство в соответствии с примерными вариантами настоящего изобретения обладает также и другими преимуществами, связанными с использованием существующих оптико-волоконных датчиков: оно легко может быть уплотнено, не имеет проблем с поверхностью, которая может быть грязной или может иметь низкую отражающую способность, причем, так как свет остается внутри оптического волокна, не требуется производить механическую юстировку.
Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения и соответствуют его сущности.
Claims (16)
1. Волоконно-оптический датчик положения, содержащий: магнитный или электромагнитный элемент, широкополосный источник света, оптическое волокно, по меньшей мере два датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, изготовленные из оптического волокна, по меньшей мере один сегмент магнитострикционного материала, стержень, изготовленный из материала, непроницаемого для магнитных полей, причем по меньшей мере один из двух датчиков прикреплен к сегменту магнитострикционного материала, при этом по меньшей мере один из сегментов магнитострикционного материала прикреплен к стержню, причем магнитный или электромагнитный элемент и стержень совмещены таким образом, что они могут испытывать относительное смещение только вдоль оси стержня, причем указанное смещение вызывает изменение размеров сегмента магнитострикционного материала, что приводит к изменениям длины волны, отражаемой датчиками в виде волоконно-оптической брэгговской решетки.
2. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором по меньшей мере два датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки имеют различные длины волн.
3. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором датчики в виде волоконно-оптической брэгговской решетки изготовлены из одного и того же оптического волокна.
4. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, оперативно соединенный с удаленной системой считывания, которая содержит блок сопряжения и систему спектрального анализа и обнаружения.
5. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, оперативно соединенный с подходящей конфигурацией для опроса датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки.
6. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором предусмотрен только один сегмент магнитострикционного материала, и только один из датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки прикреплен к этому сегменту.
7. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором предусмотрен только один сегмент магнитострикционного материала, к которому прикреплены два датчика в виде волоконно-оптической брэгговской решетки, ориентированные в различных направлениях.
8. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором каждый из датчиков в виде волоконно-оптической брэгговской решетки прикреплен к различному сегменту магнитострикционного материала.
9. Волоконно-оптический датчик положения по п.8, содержащий сегменты магнитострикционного материала, установленные с промежутками вдоль стержня таким образом, что возможна всего одна идентификация положения стержня относительно магнитного и электромагнитного элемента.
10. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором магнитный или электромагнитный элемент является сплошным и расположен напротив стержня или сбоку от него.
11. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором магнитный или электромагнитный элемент имеет отверстие, через которое проходит стержень.
12. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором магнитный или электромагнитный элемент изготовлен из NdFeB (неодим, железо, бор).
13. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, в котором сегменты магнитострикционного материала изготовлены из сплавов металлов TbDyFe (тербий, диспрозий и железо).
14. Волоконно-оптический датчик положения по п.13, в котором сегменты магнитострикционного материала изготовлены из ТХ или Terphenol-D.
15. Волоконно-оптический датчик положения по п.1, расположенный внутри нефтяной скважины.
16. Волоконно-оптический датчик положения по п.15, расположенный в фонтанной задвижке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006116928/28A RU2413178C2 (ru) | 2005-05-17 | 2006-05-17 | Волоконно-оптический датчик положения |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BRPI0501790-4A BRPI0501790B1 (pt) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | Sistemas com transdutor de posição a fibra óptica e de leitura remota e método de calibração da posição |
BRPI0501790-4 | 2005-05-17 | ||
RU2006116928/28A RU2413178C2 (ru) | 2005-05-17 | 2006-05-17 | Волоконно-оптический датчик положения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006116928A RU2006116928A (ru) | 2007-12-10 |
RU2413178C2 true RU2413178C2 (ru) | 2011-02-27 |
Family
ID=36677026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006116928/28A RU2413178C2 (ru) | 2005-05-17 | 2006-05-17 | Волоконно-оптический датчик положения |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US20070014506A1 (ru) |
EP (1) | EP1882160B1 (ru) |
JP (1) | JP2008541122A (ru) |
CN (1) | CN100592037C (ru) |
AR (1) | AR054754A1 (ru) |
AU (1) | AU2006248769A1 (ru) |
BR (1) | BRPI0501790B1 (ru) |
CA (1) | CA2609087A1 (ru) |
MX (1) | MXPA06005348A (ru) |
RU (1) | RU2413178C2 (ru) |
WO (1) | WO2006123103A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641835C2 (ru) * | 2011-12-13 | 2018-01-22 | Конинклейке Филипс Н.В. | Опознавание характерных признаков дисторсии для компенсации, обнаружения и коррекции ошибок при электромагнитном слежении |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI0501790B1 (pt) * | 2005-05-17 | 2019-02-12 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Sistemas com transdutor de posição a fibra óptica e de leitura remota e método de calibração da posição |
US7796844B2 (en) * | 2008-07-22 | 2010-09-14 | The Hong Kong Polytechnic University | Temperature-compensated fibre optic strain gauge |
GB201014506D0 (en) * | 2010-09-01 | 2010-10-13 | Qinetiq Ltd | Magnetic field detection |
US8098967B1 (en) | 2010-10-08 | 2012-01-17 | Michael Louis Bazzone | Generator protection system |
WO2012047239A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Generator Diagnostic Services, Inc. | Generator protection system |
US8139905B1 (en) | 2010-10-08 | 2012-03-20 | Michael Louis Bazzone | Generator protection system |
CN102183292B (zh) * | 2011-03-17 | 2012-07-04 | 武汉理工大学 | 大型机械装备光纤光栅震动检测方法 |
GB201112161D0 (en) * | 2011-07-15 | 2011-08-31 | Qinetiq Ltd | Portal monitoring |
US9274181B1 (en) | 2012-02-07 | 2016-03-01 | The United States of America, as Represented by the Adminstrator of NASA | Magneto-optic field coupling in optical fiber Bragg gratings |
US9188694B2 (en) | 2012-11-16 | 2015-11-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Optical interferometric sensors for measuring electromagnetic fields |
EP2735849A1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-05-28 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | An absolute position measuring device and a method of performing an absolute position measurement |
US20140260868A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Dienes Corporation Usa | Slitting Machine |
US9926778B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-03-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole EM sensing using SAGNAC interferometer for wellbore monitoring |
DE112014006216B4 (de) * | 2014-01-20 | 2020-12-24 | Balluff Gmbh | Magnetostriktiver Sensor zur Entfernungs- bzw. Positionsmessung |
GB2544022B (en) * | 2014-10-17 | 2021-04-21 | Halliburton Energy Services Inc | Well monitoring with optical electromagnetic sensing system |
CN104483382B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-02-22 | 北京工业大学 | 一种纵向模态磁致伸缩阵列传感器 |
DE102015206840A1 (de) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermisch überwachte Ladevorrichtung |
JP6397369B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2018-09-26 | 株式会社東京測器研究所 | 変位量測定システム及び変位量測定方法 |
GB2541896A (en) * | 2015-09-01 | 2017-03-08 | Airbus Operations Ltd | Position sensing |
GB2542144A (en) * | 2015-09-08 | 2017-03-15 | Airbus Operations Ltd | Determining rotational speed or direction of a body |
JP6864375B2 (ja) * | 2016-03-01 | 2021-04-28 | 株式会社シミウス | 光ファイバセンサ |
RU2674574C2 (ru) * | 2016-06-01 | 2018-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии" | Цифровой волоконно-оптический датчик перемещения |
CN107884099B (zh) * | 2016-09-30 | 2020-08-11 | 通用电气公司 | 校正装置、校正方法及测量系统 |
CN106871810B (zh) * | 2017-03-28 | 2019-04-05 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统 |
CN108844482B (zh) * | 2018-08-23 | 2024-01-19 | 北京通为科技有限公司 | 光纤光栅传感器的校准平台 |
CN109459598B (zh) * | 2018-11-14 | 2021-02-09 | 国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司 | 一种基于fbg的电压数值检测装置及方法 |
CN110286341B (zh) * | 2019-06-14 | 2024-05-10 | 兰州大学 | 一种超低温下超磁致伸缩材料力磁特性测量装置 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2063621C (en) * | 1991-10-03 | 1999-03-16 | Wayne M. Doran | Method and modular system for high speed processing of item images |
US5394488A (en) * | 1993-11-30 | 1995-02-28 | United Technologies Corporation | Optical fiber grating based sensor |
US5898517A (en) * | 1995-08-24 | 1999-04-27 | Weis; R. Stephen | Optical fiber modulation and demodulation system |
US5680489A (en) * | 1996-06-28 | 1997-10-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical sensor system utilizing bragg grating sensors |
US5821743A (en) * | 1997-01-03 | 1998-10-13 | Patriot Sensors & Control Corporation | Magnetostrictive waveguide position measurement apparatus with piezoceramic element |
US5812711A (en) * | 1997-01-29 | 1998-09-22 | Lucent Technologies Inc. | Magnetostrictively tunable optical fiber gratings |
US5781677A (en) * | 1997-01-29 | 1998-07-14 | Lucent Technologies Inc. | Magnetically tunable optical fiber gratings |
CA2196617A1 (en) * | 1997-02-03 | 1998-08-03 | Hohner Shaft Encoder, Corp. | Optical encoder with variable-phase sinusoidal output |
US6223066B1 (en) * | 1998-01-21 | 2001-04-24 | Biosense, Inc. | Optical position sensors |
US6208776B1 (en) * | 1998-04-08 | 2001-03-27 | Physical Optics Corporation | Birefringent fiber grating sensor and detection system |
US6232769B1 (en) * | 1998-06-16 | 2001-05-15 | Balluff, Inc. | Modular waveguide assembly for a position sensor and method for making the same |
US6055348A (en) * | 1998-09-23 | 2000-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Tunable grating device and optical communication devices and systems comprising same |
US6310990B1 (en) * | 2000-03-16 | 2001-10-30 | Cidra Corporation | Tunable optical structure featuring feedback control |
WO2000072025A1 (de) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Bragg-gitter-vorrichtung zur messung einer beschleunigung |
US6212306B1 (en) * | 1999-10-07 | 2001-04-03 | David J. F. Cooper | Method and device for time domain demultiplexing of serial fiber Bragg grating sensor arrays |
US6571027B2 (en) * | 1999-10-07 | 2003-05-27 | Peter W. E. Smith | Method and devices for time domain demultiplexing of serial fiber bragg grating sensor arrays |
US6600149B2 (en) * | 1999-12-27 | 2003-07-29 | Whitten L. Schulz | Fiber grating environmental sensing system |
JP3519333B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2004-04-12 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | 光ファイバセンサ |
JP3833050B2 (ja) * | 2000-05-17 | 2006-10-11 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP3666441B2 (ja) * | 2001-05-11 | 2005-06-29 | 三菱電機株式会社 | 位置検出装置 |
JP4609915B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2011-01-12 | 株式会社森精機製作所 | 位置検出装置 |
JP2003214907A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Ntt Advanced Technology Corp | 光ファイバセンサ |
JP2005114702A (ja) * | 2003-09-17 | 2005-04-28 | Kyocera Corp | Fbgセンシングシステム |
US7127132B1 (en) * | 2004-03-08 | 2006-10-24 | Ifos, Inc. | Cascade fiber-optic grating-based sensor apparatus and method |
BRPI0501790B1 (pt) * | 2005-05-17 | 2019-02-12 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Sistemas com transdutor de posição a fibra óptica e de leitura remota e método de calibração da posição |
-
2005
- 2005-05-17 BR BRPI0501790-4A patent/BRPI0501790B1/pt active IP Right Grant
-
2006
- 2006-05-05 AR ARP060101833A patent/AR054754A1/es active IP Right Grant
- 2006-05-10 WO PCT/GB2006/001707 patent/WO2006123103A1/en not_active Application Discontinuation
- 2006-05-10 CA CA002609087A patent/CA2609087A1/en not_active Abandoned
- 2006-05-10 CN CN200680016319.7A patent/CN100592037C/zh active Active
- 2006-05-10 JP JP2008511773A patent/JP2008541122A/ja active Pending
- 2006-05-10 EP EP06727067.8A patent/EP1882160B1/en active Active
- 2006-05-10 AU AU2006248769A patent/AU2006248769A1/en not_active Abandoned
- 2006-05-12 MX MXPA06005348A patent/MXPA06005348A/es active IP Right Grant
- 2006-05-16 US US11/434,517 patent/US20070014506A1/en not_active Abandoned
- 2006-05-17 RU RU2006116928/28A patent/RU2413178C2/ru active
-
2008
- 2008-06-30 US US12/216,076 patent/US20090052831A1/en not_active Abandoned
-
2009
- 2009-12-28 US US12/654,654 patent/US20100316328A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641835C2 (ru) * | 2011-12-13 | 2018-01-22 | Конинклейке Филипс Н.В. | Опознавание характерных признаков дисторсии для компенсации, обнаружения и коррекции ошибок при электромагнитном слежении |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090052831A1 (en) | 2009-02-26 |
JP2008541122A (ja) | 2008-11-20 |
MXPA06005348A (es) | 2007-12-12 |
AU2006248769A1 (en) | 2006-11-23 |
US20070014506A1 (en) | 2007-01-18 |
BRPI0501790B1 (pt) | 2019-02-12 |
US20100316328A1 (en) | 2010-12-16 |
BRPI0501790A (pt) | 2007-02-21 |
AR054754A1 (es) | 2007-07-11 |
EP1882160A1 (en) | 2008-01-30 |
CA2609087A1 (en) | 2006-11-23 |
EP1882160B1 (en) | 2015-01-14 |
RU2006116928A (ru) | 2007-12-10 |
WO2006123103A1 (en) | 2006-11-23 |
CN100592037C (zh) | 2010-02-24 |
CN101189491A (zh) | 2008-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2413178C2 (ru) | Волоконно-оптический датчик положения | |
Sahota et al. | Fiber Bragg grating sensors for monitoring of physical parameters: A comprehensive review | |
Taylor | Fiber optic sensors based upon the Fabry–Perot interferometer | |
Wang et al. | Self-calibrated interferometric-intensity-based optical fiber sensors | |
Gholamzadeh et al. | Fiber optic sensors | |
Hoffmann et al. | Applications of fibre optic temperature measurement. | |
Pinet | Fabry‐Pérot fiber‐optic sensors for physical parameters measurement in challenging conditions | |
Di Sante et al. | Temperature-compensated fibre Bragg grating‐based sensor with variable sensitivity | |
Vallan et al. | Static characterization of curvature sensors based on plastic optical fibers | |
Yuan et al. | Fiber optic 2-D sensor for measuring the strain inside the concrete specimen | |
Xiong et al. | Development of fiber optic acoustic emission sensors for applications in civil infrastructures | |
Ren et al. | Development of tube-packaged FBG strain sensor and application in the vibration experiment of submarine pipeline model | |
Srimannarayana et al. | Diaphragm based high sensitive FBG pressure sensor | |
Iodice et al. | Fiber Bragg grating sensors-based system for strain measurements | |
Maul et al. | Sensing of surface strain with flexible fiber Bragg strain gages | |
EP3173747A1 (en) | Cryogenic fiber optic sensor device | |
RU77420U1 (ru) | Универсальный волоконно-оптический модульный телеметрический комплекс, регистрирующий модуль, сенсорная головка и модуль расширения числа оптических каналов | |
Xu et al. | Double‐Tubing Encapsulated Fiber Optic Temperature Sensor | |
Dhingra et al. | Fiber optic sensors: a leading trend in sensor technology | |
Cheng | Coaxial cable sensors based on Fabry-Perot interferometers and their applications in distributed sensing | |
Cui et al. | Distributed Optical Fiber Sensing Measurement Based on Time Offset | |
Djinovic et al. | Fiber-optic interferometric sensor of magnetic field for structural health monitoring | |
Li et al. | High pressure and temperature sensing for the downhole applications | |
Wang | Optical fiber sensors for energy-production and energy-intensive industries | |
Li et al. | Application of an optical fiber grating pressure sensor on a high‐speed‐train real‐time tracing system |