RU2804679C1 - Fibre-optic displacement sensor - Google Patents
Fibre-optic displacement sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804679C1 RU2804679C1 RU2023106942A RU2023106942A RU2804679C1 RU 2804679 C1 RU2804679 C1 RU 2804679C1 RU 2023106942 A RU2023106942 A RU 2023106942A RU 2023106942 A RU2023106942 A RU 2023106942A RU 2804679 C1 RU2804679 C1 RU 2804679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- fibre
- photodetector
- optic
- light guide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к волоконно-оптическим измерительным преобразователям перемещений, и может быть использовано при измерении перемещений в субмикрометровом диапазоне.The invention relates to measuring technology, in particular to fiber-optic displacement transducers, and can be used to measure displacement in the submicrometer range.
Известен волоконно-оптический датчик перемещений (заявка на изобретение РФ 2272985, G01B 1/00, 27.03.2006), содержащий излучатель поляризованного света, волоконный световод, регистратор, излучатель.A fiber-optic displacement sensor is known (RF application for invention 2272985, G01B 1/00, 03/27/2006), containing a polarized light emitter, a fiber light guide, a recorder, and an emitter.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного устройства является крепление рефлектора, излучателя поляризованного света и приемника с вертикальным держателем линз на контролируемом объекте, что приводит к невозможности его применения для контролируемых объектов, которые не должны подвергаться дополнительным механическим воздействиям.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using a known device is the mounting of a reflector, a polarized light emitter and a receiver with a vertical lens holder on the controlled object, which makes it impossible to use it for controlled objects that should not be subjected to additional mechanical stress.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является волоконно-оптический датчик перемещений (заявка на изобретение РФ 2489679, G01B 11/02, G01D 5/26, 10/08/2013) (прототип), содержащий источник оптического излучения, выход которого подключен к входу подводящего волоконно-оптического световода, первый и второй отводящие волоконно-оптические световоды, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго фотоприемников, электронный блок обработки сигналов.The closest device for the same purpose to the claimed device in terms of the set of characteristics is a fiber-optic displacement sensor (RF application for invention 2489679, G01B 11/02, G01D 5/26, 10/08/2013) (prototype) containing a source of optical radiation, the output of which is connected to the input of the incoming fiber-optic light guide, the first and second outlet fiber-optic light guides, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second photodetectors, respectively, an electronic signal processing unit.
В данном устройстве осуществлено повышение точности измерения перемещения объекта путем получения сигнала, пропорционального перемещению перемещающегося объекта, который не зависит от колебаний мощности источника излучения.This device improves the accuracy of measuring the movement of an object by receiving a signal proportional to the movement of the moving object, which does not depend on fluctuations in the power of the radiation source.
Недостатком предложенного волоконно-оптического датчика перемещений является необходимость крепления отражающего элемента к перемещающемуся объекту, что приводит к изменению состояния поверхности, создает дополнительную массу, и как следствие, ухудшает точность измерения в субмикрометровом диапазоне перемещений.The disadvantage of the proposed fiber-optic displacement sensor is the need to attach a reflective element to a moving object, which leads to a change in the state of the surface, creates additional mass, and, as a result, deteriorates the measurement accuracy in the submicrometer range of movements.
Целью данного патента является устранение указанного недостатка. Технический результат - повышение точности измерения перемещения оптически прозрачных подвижных объектов в субмикрометровом диапазоне.The purpose of this patent is to eliminate this drawback. The technical result is an increase in the accuracy of measuring the movement of optically transparent moving objects in the submicrometer range.
Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический датчик перемещений, состоящий из источника оптического излучения, выход которого закреплен на первом конце волоконно-оптического световода, выход которого подключен к входу фотоприемника, выход которого подключен к электронному блоку обработки информации, имеет воспринимающую зону, расположенную на втором конце и выполненную в виде скоса, который образует призму полного внутреннего отражения, а фотоприемник закреплен на волоконно-оптическом световоде таким образом, что оптический луч (оптическая связь), отражаясь от воспринимающей зоны, падает на фоточувствительную зону. Угол скоса волоконно-оптического световода рассчитывается по формуле:The technical result is achieved in that the fiber-optic displacement sensor, consisting of an optical radiation source, the output of which is fixed at the first end of the fiber-optic light guide, the output of which is connected to the input of the photodetector, the output of which is connected to the electronic information processing unit, has a receptive zone located at the second end and made in the form of a bevel, which forms a prism of total internal reflection, and the photodetector is mounted on a fiber-optic light guide in such a way that the optical beam (optical communication), reflected from the receptive zone, falls on the photosensitive zone. The bevel angle of the fiber optic light guide is calculated by the formula:
где n1 - показатель преломления сердцевины волоконно-оптического световода; n2 - показатель преломления среды, разделяющей подвижный объект и воспринимающую зону (вакуум или газовая среда).where n 1 is the refractive index of the fiber optic light guide core; n 2 is the refractive index of the medium separating the moving object and the receiving zone (vacuum or gaseous environment).
На Фиг. 1 приведена схема устройства.In FIG. 1 shows a diagram of the device.
Принятые обозначения:Accepted designations:
1 - источник оптического излучения;1 - source of optical radiation;
2 - волоконно-оптический световод;2 - fiber-optic light guide;
3 - фотоприемник;3 - photodetector;
4 - электронный блок обработки сигналов;4 - electronic signal processing unit;
5 - воспринимающая зона;5 - receptive zone;
6 - среда, разделяющая подвижный объект и воспринимающую зону;6 - medium separating the moving object and the receiving zone;
7 - подвижный объект.7 - moving object.
Устройство состоит из источника оптического излучения 1, волоконно-оптического световода 2, фотоприемника 3, электронного блока обработки информации 4, воспринимающей зоны 5.The device consists of an
Источник оптического излучения 1 прикреплен к первому концу волоконно-оптического световода 2, на втором конце расположена воспринимающая зона 5, выполненная в виде скоса, который образует призму полного внутреннего отражения, фотоприемник 3 закреплен на выходе волнового-оптического световода, выход которого подключен к электронному блоку обработки сигналов 4. Выход электронного блока обработки сигналов 4 является выходом всего волоконно-оптического датчика перемещений.The
Заявленное устройство работает следующим образом: после включения волоконно-оптического датчика перемещений источник оптического излучения 1 с длиной волны X излучает световой пучок постоянной мощности. Оптическое излучение поступает в волоконно-оптический световод 2 и отражается от воспринимающей зоны 5. Изменение расстояния между подвижным объектом 7 и воспринимающей зоны 5 приводит к изменению отражательной способности структуры «воспринимающая зона 5 - среда 6, разделяющая подвижный объект 7 и воспринимающую зону 5 - подвижный объект 7», что приводит к изменению мощности оптического излучения, падающего на фотоприемник 3. Отраженная от воспринимающей зоны 5 оптическая мощность излучения регистрируется фотоприемником 3, подключенного к электронному блоку сигналов 4. По зависимости мощности оптического излучения от ширины зазора между воспринимающей зоной 5 и подвижным объектом 6 определяется перемещение подвижного объекта 7.The claimed device operates as follows: after turning on the fiber-optic displacement sensor, the
В качестве источника оптического излучения 1 можно использовать источник оптического излучения LLS-LS-215 производства OPTIKON.As an
В качестве фотоприемника 3 можно использовать фотодиод IG17X250S4I производства Laser Components.Photodiode IG17X250S4I manufactured by Laser Components can be used as photodetector 3.
В качестве волоконно-оптического световода 2 можно использовать волокно с сохранением поляризации РМ1550-ХР производства THORLABS.As a fiber-
Таким образом, предлагаем волоконно-оптический датчик перемещений обладает повышенной точностью в субмикрометровом диапазоне без дополнительных приспособлений, которые механически воздействуют на подвижный объект.Thus, we offer a fiber-optic displacement sensor with increased accuracy in the submicrometer range without additional devices that mechanically act on a moving object.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2804679C1 true RU2804679C1 (en) | 2023-10-03 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1276044A1 (en) * | 1985-06-28 | 1991-05-30 | Предприятие П/Я А-3390 | Fibre-optics system for measuring physical values |
RU2292525C1 (en) * | 2005-05-14 | 2007-01-27 | Тольяттинский государственный университет | A fiber-optic sensor |
WO2020025665A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Trinamix Gmbh | A detector for determining a position of at least one object |
WO2020039084A1 (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Trinamix Gmbh | A measurement head for determining a position of at least one object |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1276044A1 (en) * | 1985-06-28 | 1991-05-30 | Предприятие П/Я А-3390 | Fibre-optics system for measuring physical values |
RU2292525C1 (en) * | 2005-05-14 | 2007-01-27 | Тольяттинский государственный университет | A fiber-optic sensor |
WO2020025665A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Trinamix Gmbh | A detector for determining a position of at least one object |
WO2020039084A1 (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Trinamix Gmbh | A measurement head for determining a position of at least one object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4994682A (en) | Fiber optic continuous liquid level sensor | |
CN108594257B (en) | Speed measuring sensor based on Doppler effect and calibration method and measuring method thereof | |
JP6297064B2 (en) | Non-contact pressure measurement optical sensor | |
KR20030095049A (en) | A concave ended interferometric Optical Fiber Sensor for Displacement measurement of Cantilever Probe of Atomic Force Microscope | |
CN109342758B (en) | Speed measuring sensor | |
US4380394A (en) | Fiber optic interferometer | |
US4729654A (en) | Laser interferometer | |
RU2804679C1 (en) | Fibre-optic displacement sensor | |
US11293799B2 (en) | Chromatic confocal sensor | |
JP2001183444A (en) | Range finder | |
US5349181A (en) | Fiber optic chemical sensor having specific channel connecting design | |
JPS6011103A (en) | Remote measuring device | |
CN109084691B (en) | Refractive displacement sensor and measuring method thereof | |
JPH068724B2 (en) | Optical detector | |
SU1244489A1 (en) | Level indicator | |
RU78947U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE | |
JP2789414B2 (en) | Small tilt angle detector | |
RU2744159C1 (en) | Fiber-optical signaler of level and type of liquid | |
RU2184945C1 (en) | Thermally stable fiber-optical pressure transducer | |
RU78946U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE | |
RU75043U1 (en) | FIBER OPTICAL SPEED METER | |
KR100326170B1 (en) | Measuring device for waveguides pitch of optical device | |
SU922539A1 (en) | Device for measuring temperature | |
JPS61256204A (en) | Optical fiber displacement sensor | |
RU1774233C (en) | Method of determining linear displacement of objects with flat mirror-reflection surface |