RU2655471C1 - Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter - Google Patents

Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter Download PDF

Info

Publication number
RU2655471C1
RU2655471C1 RU2017128666A RU2017128666A RU2655471C1 RU 2655471 C1 RU2655471 C1 RU 2655471C1 RU 2017128666 A RU2017128666 A RU 2017128666A RU 2017128666 A RU2017128666 A RU 2017128666A RU 2655471 C1 RU2655471 C1 RU 2655471C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bragg
elastic
optical fiber
deformation
strain
Prior art date
Application number
RU2017128666A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Даниленко
Владимир Сергеевич Удинкин
Дмитрий Иванович Уткин
Андрей Сергеевич Титов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
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 автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2017128666A priority Critical patent/RU2655471C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655471C1 publication Critical patent/RU2655471C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/353Mechanical 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment, namely to the creation of sensitive elements of spectral sensors and converters of physical quantities. Elastic element of the Bragg strain converter, made of quartz or a single-crystal material, is cantilevered in a support part. By means of an elastic beam and a rigid beam, two regions are formed therein: an area with elastic deformation and a region without deformations, with the possibility of fixing of an optical fiber with a Bragg fiber grating on the beams. Bragg fiber grating is fixed with glue so that from one end it is fixed on the rigid beam, and on the other – on the elastic beam. Effect of an external force on the elastic beam, by means of a rigid beam, is transferred to a small portion of the optical fiber containing a Bragg fiber grating.
EFFECT: increase in the spectral sensitivity of the Bragg buck strain converter.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к созданию чувствительных элементов спектральных датчиков и преобразователей физических величин.The invention relates to measuring equipment, namely to the creation of sensitive elements of spectral sensors and converters of physical quantities.

Из описания устройства спектрального преобразователя деформации (см. RU 149551, МПК G01D 5/353, 10.01.2015) известен способ создания брэгговского чувствительного элемента на кремний-кварцевой упругой пластине в виде балки.From the description of the device for the strain spectral transducer (see RU 149551, IPC G01D 5/353, 01/10/2015), a method is known for creating a Bragg sensitive element on a silicon-quartz elastic plate in the form of a beam.

Балочные упругие элементы весьма распространены, поскольку консольное закрепление такого упругого элемента является наиболее универсальным решением для большинства преобразователей механических величин (силы, расхода потока жидкости, давления, перемещения, деформаций).Beam elastic elements are very common, since the cantilever fastening of such an elastic element is the most universal solution for most transducers of mechanical quantities (force, fluid flow rate, pressure, displacement, deformation).

Однако недостатком способа в ряде случаев является очень низкая спектральная чувствительность преобразования деформации. Известные значения предела прочности кремния и кварца (диоксида кремния), используемых для слоев упругой пластины, обуславливающие хрупкость данных материалов, не позволяют подвергать упругий элемент значительным деформациям. Малые деформации зачастую ограничивают диапазон измеряемых воздействий, то есть деформации решетки Брэгга в фоточувствительном слое упругой пластины будут малыми, и соответственно, разрешающая способность спектрального преобразования и сама чувствительность преобразователя - низкими.However, the disadvantage of this method in some cases is the very low spectral sensitivity of the strain transformation. Known values of the tensile strength of silicon and quartz (silicon dioxide) used for the layers of the elastic plate, causing the fragility of these materials, do not allow the elastic element to undergo significant deformations. Small deformations often limit the range of measured effects, i.e., the Bragg grating deformations in the photosensitive layer of the elastic plate will be small, and accordingly, the resolution of the spectral conversion and the transducer sensitivity itself will be low.

Известно, что при создании решетки Брэгга возможно некоторое варьирование значений периода этой решетки, который в соответствии с известным законом Брэгга влияет на резонансную («брэгговскую») длину волны. Уменьшая, таким образом, период решетки Брэгга при ее формировании в волноводе, возможно повысить чувствительность брэгговского преобразования длины волны при последующих деформациях волновода. Это связано с тем, что при равном деформирующем воздействии на две решетки Брэгга изменение периода относительно исходного состояния всегда более выражено у той, которая изначально имеет меньший период. Однако следует помнить и то, что рабочая длина волны у решетки с меньшим периодом будет смещена (в соответствии с законом Брэгга) в коротковолновую область спектра относительно решетки Брэгга с большим периодом. На практике такое повышение чувствительности (смещением «брэгговской» длины волны в коротковолновую область спектра) весьма затруднительно ввиду того, что основная доля выпускаемого спектрального оборудования, приспособлений и устройств (к которым относятся анализаторы, источники и приемники излучения) ориентирована на работу в спектральном диапазоне длин волн в окрестности 1,3 и 1,55 мкм. Использование спектрального участка в окрестности 1,3 мкм обусловлено минимальными потерями при дисперсии (спектральное уширение передаваемого светового импульса минимально и скорость передачи информации максимальна), а спектральная область в окрестности 1,55 мкм является перспективной с точки зрения минимальных потерь в световоде не более 0,2 дБ/км (О. Бутов. Волоконно-оптические световоды и датчики предупредят катастрофы; http://www.cnews.ru/reviews/index.shtml?2003/01/10/139370).It is known that when creating a Bragg grating, some variation in the values of the period of this grating is possible, which, in accordance with the well-known Bragg law, affects the resonant ("Bragg") wavelength. Thus, decreasing the Bragg grating period during its formation in the waveguide, it is possible to increase the sensitivity of the Bragg wavelength conversion during subsequent waveguide deformations. This is due to the fact that with an equal deforming effect on two Bragg gratings, the change in the period relative to the initial state is always more pronounced in the one that initially has a shorter period. However, it should be remembered that the working wavelength of a grating with a shorter period will be shifted (in accordance with the Bragg law) to the short-wavelength region of the spectrum relative to the Bragg grating with a large period. In practice, such an increase in sensitivity (by shifting the “Bragg” wavelength to the short-wavelength region of the spectrum) is very difficult due to the fact that the bulk of the produced spectral equipment, devices, and devices (which include analyzers, radiation sources, and receivers) are focused on operating in the spectral range of lengths waves in the vicinity of 1.3 and 1.55 microns. The use of the spectral region in the vicinity of 1.3 μm is due to minimal losses during dispersion (the spectral broadening of the transmitted light pulse is minimal and the information transfer rate is maximum), and the spectral region in the vicinity of 1.55 μm is promising from the point of view of minimum losses in the fiber no more than 0, 2 dB / km (O. Butov. Fiber optic fibers and sensors will prevent disasters; http://www.cnews.ru/reviews/index.shtml?2003/01/10/139370).

Из экономических соображений, оптические преобразователи и датчики разрабатываются именно с использованием широкодоступного оборудования. Изменение спектрального диапазона разрабатываемых измерительных устройств представляется неоправданным и нецелесообразным (применение специфичного, редкого оборудования сказывается на стоимости разработки в целом).For economic reasons, optical converters and sensors are designed specifically using widely available equipment. Changing the spectral range of the developed measuring devices seems unjustified and inappropriate (the use of specific, rare equipment affects the cost of development in general).

В связи с этим, наибольший интерес представляет разработка способа повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа, основанного на формировании специальных конструктивных элементов на упругой пластине, что не требует сложных решений, связанных с изменением рабочего спектрального диапазона приборов.In this regard, the development of a method for increasing the spectral sensitivity of a beam-type Bragg strain transducer based on the formation of special structural elements on an elastic plate, which does not require complex solutions associated with changing the operating spectral range of devices, is of greatest interest.

Из описания устройства волоконно-оптического преобразователя деформации, содержащего волоконную решетку Брэгга, известно о способе закрепления оптического волокна на упругом элементе в виде пластинки из монокристалла сапфира, или кремния, или кварца (см. RU 135119, МПК G01D 5/353, 27.11.2013). Описанный способ формирования брэгговского чувствительного элемента не содержит решений, позволяющих повысить чувствительность преобразования деформации в оптический сигнал.From the description of the device of the fiber-optic strain transducer containing the Bragg fiber grating, it is known about the method of attaching the optical fiber to an elastic element in the form of a plate made of a single crystal of sapphire, or silicon, or quartz (see RU 135119, IPC G01D 5/353, 11/27/2013 ) The described method for the formation of the Bragg sensitive element does not contain solutions to increase the sensitivity of the conversion of deformation into an optical signal.

Выше отмечалось, что известные значения предела прочности хрупких материалов, к которым относятся монокристаллический сапфир, кремний и кварц, не позволяют подвергать упругий элемент деформациям, соответствующим рабочим деформациям волоконной брэгговской решетки (ВБР), закрепленной на нем. Упругие неметаллические элементы (подложки), используемые как самостоятельные компоненты преобразователя, по толщине всегда значительно превышают толщину (диаметр) кварцевого оптического волокна (0,125 мм), закрепленного на них. Поэтому допустимая изгибающая деформация таких сборок всегда ограничена допустимой деформацией упругой пластинки. При создании брэгговского чувствительного элемента упругие балки требуют усиления деформирующего воздействия на волоконную решетку Брэгга. В противном случае волоконная решетка Брэгга используется не на всем диапазоне своей допустимой деформации (который составляет около 0,3% от ее длины), а на более уменьшенном диапазоне. Разрешающая способность спектрального преобразования и чувствительность к деформациям упругого элемента будут невысоки.It was noted above that the known values of the tensile strength of brittle materials, which include single-crystal sapphire, silicon, and quartz, do not allow the elastic element to be subjected to deformations corresponding to the working deformations of the fiber Bragg grating (FBG) fixed on it. Elastic non-metallic elements (substrates) used as independent components of the transducer always significantly exceed the thickness (diameter) of a quartz optical fiber (0.125 mm) attached to them in thickness. Therefore, the allowable bending deformation of such assemblies is always limited by the allowable deformation of the elastic plate. When creating a Bragg sensitive element, elastic beams require reinforcing the deforming effect on the Bragg fiber lattice. Otherwise, the Bragg fiber grating is not used over the entire range of its allowable deformation (which is about 0.3% of its length), but at a more reduced range. The resolution of the spectral conversion and the sensitivity to deformation of the elastic element will be low.

Решением задачи повышения спектральной чувствительности путем увеличения деформации волоконных решеток Брэгга на балочном упругом элементе является формирование специальной геометрической конструкции используемой упругой пластинки. Также одной из задач при обеспечении технического результата является исключение необходимости выполнения сложных техпроцессов.The solution to the problem of increasing spectral sensitivity by increasing the deformation of Bragg fiber gratings on a beam elastic element is to form a special geometric design of the used elastic plate. Also, one of the tasks in ensuring a technical result is the elimination of the need to perform complex manufacturing processes.

Техническим результатом является повышение спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа.The technical result is to increase the spectral sensitivity of the Bragg strain transformer beam type.

Технический результат достигается тем, что в способе повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа в упругом элементе брэгговского преобразователя деформации, выполненном из кварца или монокристаллического материала, посредством упругой балки и жесткой балки формируют две области: область с упругой деформацией и область без деформаций, с возможностью фиксации на балках оптического волокна с волоконной решеткой Брэгга, упругий элемент закрепляют консольно в опорной детали, волоконную решетку Брэгга с помощью клея закрепляют таким образом, чтобы с одного своего конца она была зафиксирована на жесткой балке, а с другого - на упругой балке, воздействие внешней силы на упругую балку, посредством жесткой балки передают на малый участок оптического волокна, содержащий волоконную решетку Брэгга.The technical result is achieved by the fact that in the method of increasing the spectral sensitivity of the Bragg strain transducer of the beam type in the elastic element of the Bragg strain transducer made of quartz or single crystal material, two regions are formed by means of an elastic beam and a rigid beam: a region with elastic deformation and a region without deformation, with the possibility of fixing on the beams of an optical fiber with a Bragg fiber grating, the elastic element is fixed cantilever in the support part, fiber the Bragg grating is fixed with glue in such a way that it is fixed from one end to a rigid beam and from the other to an elastic beam, the action of external force on the elastic beam is transmitted to a small section of the optical fiber containing the fiber grating by means of a rigid beam Bragg.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично представлен упругий элемент с закрепленной на нем волоконной решеткой Брэгга брэгговского преобразователя деформации балочного типа с повышенной спектральной чувствительностью, реализованной предлагаемым способом, где: 1 - упругая балка, 2 - опорная деталь, 3 - оптическое волокно с волоконной решеткой Брэгга, 4 - жесткая балка, 5 - клей, G - волоконная решетка Брэгга.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows an elastic element with a Bragg fiber grating fixed to it, a Bragg strain transducer of beam type with increased spectral sensitivity, implemented by the proposed method, where: 1 is an elastic beam, 2 is a supporting part, 3 is an optical fiber with a fiber grating Bragg, 4 - rigid beam, 5 - glue, G - Bragg fiber lattice.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

В упругом элементе брэгговского преобразователя деформации балочного типа, посредством упругой балки 1 и жесткой балки 4 формируют две области: область с упругой деформацией и область без деформаций, с возможностью фиксации на балках оптического волокна 3 с волоконной решеткой Брэгга, упругий элемент закрепляют консольно в опорной детали 2, волоконную решетку Брэгга с помощью клея 5 закрепляют таким образом, чтобы с одного своего конца она была зафиксирована на жесткой балке 4, а с другого - на упругой балке 1, воздействие внешней силы F на упругую балку 1, посредством жесткой балки 4, передают на малый участок оптического волокна 3, содержащий волоконную решетку Брэгга (G).In the elastic element of the Bragg transformer of deformation of the beam type, two regions are formed by the elastic beam 1 and the rigid beam 4: a region with elastic deformation and a region without deformations, with the possibility of fixing on the beams of the optical fiber 3 with a Bragg fiber grating, the elastic element is fixed cantilever in the supporting part 2, the Bragg fiber grating is fixed with glue 5 so that from one of its ends it is fixed on a rigid beam 4, and from the other on an elastic beam 1, the action of an external force F on uguyu beam 1, through a rigid beam 4 is transmitted to the small portion of the optical fiber 3 comprising Bragg fiber grating (G).

Деформации волоконной решетки Брэгга, сопровождающиеся изменением ее геометрических параметров, изменяют спектральные свойства излучения, прошедшего через оптическое волокно от излучателя к приемнику излучения (излучатель и приемник излучения на чертежах не показаны).Deformations of the Bragg fiber lattice, accompanied by a change in its geometric parameters, change the spectral properties of the radiation transmitted through the optical fiber from the emitter to the radiation receiver (the emitter and radiation receiver are not shown in the drawings).

Формирование двух областей: области с упругой деформацией и области без деформации, в структуре упругого элемента брэгговского преобразователя, достигается наличием деформируемой (под действием внешней силы F) части, в виде балки 1, и недеформируемой (под действием внешней силы F) части, в виде балки 4 (фиг. 1).The formation of two regions: the region with elastic deformation and the region without deformation, in the structure of the elastic element of the Bragg transducer, is achieved by the presence of a deformable (under the influence of external force F) part, in the form of a beam 1, and an undeformable (under the action of external force F) part, in the form beams 4 (Fig. 1).

На фиг. 1 места закрепления оптического волокна 3 обозначены в виде круглых зон клея 5, расположенных по обе стороны волоконной решетки Брэгга - на упругой балке 1 и жесткой балке 4. Опорная деталь 2 представляет собой, в общем случае, корпусную деталь брэгговского преобразователя деформации балочного типа.In FIG. 1, the attachment points of the optical fiber 3 are indicated in the form of round zones of glue 5 located on both sides of the Bragg fiber grating — on the elastic beam 1 and the rigid beam 4. The support part 2 is, in the general case, the body part of the Bragg deformation transformer of the beam type.

Упругая и жесткая балки брэгговского преобразователя деформации выполнены из кварца или монокристаллического материала (сапфира или кремния), исходя из близких по отношению к материалу оптического волокна коэффициентов температурного расширения. Кроме того, как показывают результаты исследований, проведенных в ходе разработки способа повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа, точностные параметры преобразования, при использовании монокристаллических подложек, повышены за счет уменьшения явлений остаточных деформаций в структуре материала.The elastic and rigid beams of the Bragg strain transducer are made of quartz or single crystal material (sapphire or silicon), based on the coefficients of thermal expansion that are close to the material of the optical fiber. In addition, as shown by the results of studies conducted during the development of a method for increasing the spectral sensitivity of a beam-type Bragg strain transducer, the accuracy of the transformation parameters when using single-crystal substrates is increased by reducing the effects of residual strains in the material structure.

На фиг. 1 преобразуемая деформация имеет силу F, приложенную к упругой балке 1, в то время как противоположная часть упругого элемента, в области его закрепления в опорной детали 2, не подвержена воздействию деформации. Закрепление жесткой балки 4 выполняют таким образом, чтобы она не подвергалась деформациям под действием внешней силы F.In FIG. 1, the transformed deformation has a force F applied to the elastic beam 1, while the opposite part of the elastic element, in the region of its fastening in the supporting part 2, is not affected by the deformation. The fixing of the rigid beam 4 is performed in such a way that it is not subjected to deformations under the action of an external force F.

Назначение жесткой балки 4 состоит в фиксации одного из концов решетки Брэгга в неизменном положении относительно области закрепления упругого элемента преобразователя деформации в опорной детали 2. Такая фиксация позволяет увеличить относительную деформацию решетки Брэгга, по сравнению с относительной деформацией упругой балки 1, воспринимающей воздействие силы F.The purpose of the rigid beam 4 is to fix one of the ends of the Bragg grating in an unchanged position relative to the area of fastening of the elastic element of the strain transducer in the support part 2. This fixation allows one to increase the relative deformation of the Bragg grating in comparison with the relative deformation of the elastic beam 1, which is subject to the force F.

Увеличение относительной деформации волоконной решетки Брэгга позволяет достичь заявляемый технический результат в повышении спектральной чувствительности брэгговского преобразователя. Необходимость в увеличении относительной деформации волоконной решетки Брэгга поясняется следующим образом.The increase in the relative deformation of the Bragg fiber lattice allows to achieve the claimed technical result in increasing the spectral sensitivity of the Bragg transducer. The need to increase the relative strain of the Bragg fiber lattice is explained as follows.

При деформации под действием силы F консольно-закрепленной балки возникает поверхностное натяжение оптического волокна 3, закрепленного на ней. Из теории сопротивления материалов известно, что продольная деформация консольно-закрепленной балки является функцией прилагаемой воздействующей силы на ее подвижный свободный конец (см., например, Синельникова Н.Г. Сопротивление материалов: Лаб. практикум / Н.Г. Синельникова, В.В. Горбунов // Приборы и системы управления. - Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2011. - 86 с.).When deforming under the action of the force F of the cantilever beam, the surface tension of the optical fiber 3 is fixed, fixed on it. From the theory of resistance of materials it is known that the longitudinal deformation of a cantilever-fixed beam is a function of the applied acting force on its movable free end (see, for example, Sinelnikova N.G. Resistance of materials: Lab. Workshop / N.G. Sinelnikova, V.V. Gorbunov // Instruments and control systems. - Elektrostal: EPI MISiS, 2011. - 86 p.).

Таким образом, при отсутствии рассматриваемой недеформируемой области в конструкции брэгговского преобразователя, деформация, при воздействии внешней силы F, распределяется по всей длине упругой балки и оптическое волокно 3, закрепленное только на упругой балке 1, подвергается деформации, приходящейся на участок, в пределах области закрепления. В таком случае величина относительного изменения длины оптического волокна 3, будет соответствовать относительной деформации упругой балки 1.Thus, in the absence of the non-deformable region under consideration in the design of the Bragg transducer, the deformation, when exposed to an external force F, is distributed along the entire length of the elastic beam and the optical fiber 3, which is fixed only on the elastic beam 1, undergoes deformation per section within the fixing region . In this case, the magnitude of the relative change in the length of the optical fiber 3 will correspond to the relative deformation of the elastic beam 1.

Жесткая балка 4 позволяет передать деформацию, приходящуюся на всю упругую балку 1 (от области ее закрепления, в опорной детали 2, до области закрепления оптического волокна на ней), к малому участку оптического волокна 3, содержащему волоконную решетку Брэгга (G).Rigid beam 4 allows you to transfer the strain corresponding to the entire elastic beam 1 (from the area of its fastening, in the supporting part 2, to the area of fastening of the optical fiber on it), to a small portion of the optical fiber 3 containing the Bragg fiber grating (G).

Таким образом, величина относительной деформации оптического волокна 3 в области волоконной решетки Брэгга (G) может быть значительно увеличена, что обеспечивает повышение спектральной чувствительности устройства. Данное решение является достаточно простым и технически доступным способом повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа.Thus, the relative strain of the optical fiber 3 in the region of the Bragg fiber grating (G) can be significantly increased, which increases the spectral sensitivity of the device. This solution is a fairly simple and technically affordable way to increase the spectral sensitivity of the Bragg strain transformer beam type.

При этом крутизна характеристики преобразования деформации упругим элементом в деформацию оптического волокна с волоконной решеткой Брэгга будет зависеть от соотношения длин упругой балки и участка закрепления оптического волокна с волоконной решеткой Брэгга. Размеры всех участков конструкции упругого элемента спектрального преобразователя деформации с учетом физических свойств материала рассчитывают в зависимости от требуемого в каждом конкретном случае диапазона изменений величины измеряемого воздействия F.In this case, the steepness of the characteristics of the transformation of deformation by an elastic element into deformation of an optical fiber with a Bragg fiber lattice will depend on the ratio of the lengths of the elastic beam and the fixing section of the optical fiber with the Bragg fiber lattice. The dimensions of all structural sections of the elastic element of the strain spectral transducer, taking into account the physical properties of the material, are calculated depending on the range of changes in the magnitude of the measured effect F.

В качестве клея может применяться клей, например, марки К300 или К400.As glue, glue, for example, K300 or K400, can be used.

В результате поиска, на основании источников патентной и технической информации, не обнаружены способы с совокупностью существенных признаков, совпадающих с изобретением и обеспечивающие заявляемый технический результат, таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым и обладающим изобретательским уровнем.As a result of the search, based on the sources of patent and technical information, no methods were found with a combination of essential features that coincide with the invention and provide the claimed technical result, thus, the present invention is a technical solution to the problem, which is new and has an inventive step.

Claims (1)

Способ повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа, заключающийся в том, что в упругом элементе брэгговского преобразователя деформации, выполненном из кварца или монокристаллического материала, посредством упругой балки и жесткой балки формируют две области: область с упругой деформацией и область без деформаций, с возможностью фиксации на балках оптического волокна с волоконной решеткой Брэгга, упругий элемент закрепляют консольно в опорной детали, волоконную решетку Брэгга с помощью клея закрепляют таким образом, чтобы с одного своего конца она была зафиксирована на жесткой балке, а с другого - на упругой балке, воздействие внешней силы на упругую балку, посредством жесткой балки, передают на малый участок оптического волокна, содержащий волоконную решетку Брэгга.A method for increasing the spectral sensitivity of a beam-type Bragg strain transducer is that in an elastic element of a strain-free Bragg strain transducer made of quartz or a single-crystal material, two regions are formed by an elastic beam and a rigid beam: a region with elastic deformation and a region without deformations, with the possibility of fixing on the beams of an optical fiber with a Bragg fiber lattice, the elastic element is fixed cantilever in the support part, the Bragg fiber lattice with with the help of glue, they fix it in such a way that it is fixed from one end to a rigid beam, and from the other to an elastic beam, the influence of external force on the elastic beam, through a rigid beam, is transferred to a small section of the optical fiber containing the Bragg fiber grating.
RU2017128666A 2017-08-11 2017-08-11 Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter RU2655471C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128666A RU2655471C1 (en) 2017-08-11 2017-08-11 Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128666A RU2655471C1 (en) 2017-08-11 2017-08-11 Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655471C1 true RU2655471C1 (en) 2018-05-28

Family

ID=62560665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017128666A RU2655471C1 (en) 2017-08-11 2017-08-11 Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655471C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192361U1 (en) * 2019-04-25 2019-09-13 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Fiber optic strain gauge
RU195098U1 (en) * 2019-10-15 2020-01-15 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Fiber optic strain gauge

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999057589A1 (en) * 1998-05-06 1999-11-11 Cidra Corporation Creep-resistant optical fiber attachment
US6016702A (en) * 1997-09-08 2000-01-25 Cidra Corporation High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments
JP2005091151A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Hitachi Cable Ltd Fbg strain gauge
RU135119U1 (en) * 2013-09-02 2013-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") FIBER OPTICAL DEFORMATION CONVERTER
RU149551U1 (en) * 2014-09-30 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") RADIATION RESISTANT DEFORMATION CONVERTER
RU167005U1 (en) * 2016-08-26 2016-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") SPECTRAL DEFORMATION CONVERTER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6016702A (en) * 1997-09-08 2000-01-25 Cidra Corporation High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments
WO1999057589A1 (en) * 1998-05-06 1999-11-11 Cidra Corporation Creep-resistant optical fiber attachment
JP2005091151A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Hitachi Cable Ltd Fbg strain gauge
RU135119U1 (en) * 2013-09-02 2013-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") FIBER OPTICAL DEFORMATION CONVERTER
RU149551U1 (en) * 2014-09-30 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") RADIATION RESISTANT DEFORMATION CONVERTER
RU167005U1 (en) * 2016-08-26 2016-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") SPECTRAL DEFORMATION CONVERTER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192361U1 (en) * 2019-04-25 2019-09-13 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Fiber optic strain gauge
RU195098U1 (en) * 2019-10-15 2020-01-15 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Fiber optic strain gauge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meltz Overview of fiber grating-based sensors
RU2205374C2 (en) Fiber-optic pressure transducers and pressure measurement system including them
US6304686B1 (en) Methods and apparatus for measuring differential pressure with fiber optic sensor systems
JP3519333B2 (en) Optical fiber sensor
US6898339B2 (en) Multiple mode pre-loadable fiber optic pressure and temperature sensor
EP0507877A1 (en) Incorporated bragg filter temperature compensated optical waveguide device.
KR101529610B1 (en) Apparatus and Sensing System for Fiber Bragg Grating Probes Having Controlled Sensitivity and Method for Sensing and Manufacturing thereof
RU2655471C1 (en) Method of increasing the spectral sensitivity of the bragg buck strain converter
US10627284B2 (en) Optical-fibre sensor device
KR100992628B1 (en) A pressure displacement measuring sensor using optical fiber bragg grating senor
US6374015B1 (en) Temperature-compensating device with tunable mechanism for optical fiber gratings
US20050220407A1 (en) Fiber bragg grating compression sensor system
RU149551U1 (en) RADIATION RESISTANT DEFORMATION CONVERTER
RU167005U1 (en) SPECTRAL DEFORMATION CONVERTER
JP2003344183A (en) Fiber grating temperature sensor and temperature measurement system
JPWO2017150476A1 (en) Optical fiber sensor
US6529671B2 (en) Passively compensated optical fibers
Chang et al. Fiber optic vibration sensor based on over-coupled fused coupler
RU135119U1 (en) FIBER OPTICAL DEFORMATION CONVERTER
RU2717170C1 (en) Method of compensating temperature deformations in bragg transducers of beam type
Taillaert et al. A thin foil optical strain gage based on silicon-on-insulator microresonators
Bal et al. Temperature independent bend measurement using a pi-phase shifted FBG at twice the Bragg wavelength
US20100303404A1 (en) Transducer with multimodal optical fibre and mode coupling and method for making same
JP6736044B2 (en) Strain sensor and jig for mounting the strain sensor
RU160309U1 (en) SENSITIVE ELEMENT OF PRESSURE DIFFERENTIAL CONVERTER