RU81323U1 - COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR - Google Patents
COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU81323U1 RU81323U1 RU2008140903/22U RU2008140903U RU81323U1 RU 81323 U1 RU81323 U1 RU 81323U1 RU 2008140903/22 U RU2008140903/22 U RU 2008140903/22U RU 2008140903 U RU2008140903 U RU 2008140903U RU 81323 U1 RU81323 U1 RU 81323U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- fiber
- micro
- pressure
- lenses
- Prior art date
Links
Abstract
Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при дистанционном мониторинге давления и температуры в нефтяной отрасли, электротехнической промышленности, геологической разведке и т.д. Техническая задача - усовершенствование измерительного устройства. Технический результат - повышение точности измерений давления за счет учета дополнительной погрешности от температуры. Он достигается тем, что в известном устройстве дополнительно введены светоделители, микрообъективы, микропозиционер, коллимирующая линза, рабочее одномодовое волокно с алюминиевым покрытием для измерения температуры, сочленитель, собирающая линза, фотоприемник, усилитель мощности сигнала, блок обработки, схема термокомпенсации.The device relates to measuring equipment and can be used for remote monitoring of pressure and temperature in the oil industry, the electrical industry, geological exploration, etc. The technical problem is the improvement of the measuring device. The technical result is to increase the accuracy of pressure measurements by taking into account the additional error of temperature. It is achieved by the fact that the known device additionally introduces beam splitters, micro lenses, a micro positioner, a collimating lens, a working single-mode fiber with an aluminum coating for measuring temperature, an articulator, a collecting lens, a photodetector, a signal power amplifier, a processing unit, and a thermal compensation circuit.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при дистанционном мониторинге давления и температуры жидкости в нефтяной отрасли, электротехнической промышленности, геологической разведке и т.д.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used for remote monitoring of liquid pressure and temperature in the oil industry, the electrical industry, geological exploration, etc.
Известен волоконно-оптический датчик [см. патент РФ №2205374, 2003 г.]. Данный датчик позволяет измерять давление жидкости. Его недостатком является низкая чувствительность.Known fiber optic sensor [see RF patent No. 2205374, 2003]. This sensor allows you to measure fluid pressure. Its disadvantage is low sensitivity.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является волоконно-оптический интерферометр, предназначенный для измерения давлений в жидкости [см. Бусурин В.И., Носов Ю.Р.] Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатамиздат, 1990. 256 с.], содержащий полупроводниковый или газовый лазер, устройство ввода излучения в оптическое волокно, оптическое волокно, излучение лазера коллимируется системой и подается по оптическому волокну на полупрозрачную пластинку или светоделительный кубик, микро-объективы, микропозиционеры. Большая часть рабочего волокна помещена в исследуемый объем, а опорное волокно находится в стабильных внешних условиях. На выходе рабочего и опорного волокон введены коллимирующие линзы, превращающие расходящиеся фронты в плоские. Для совмещения этих фронтов таким образом, чтобы можно было наблюдать картину интерференции рабочей и опорной волн применен сочленитель. Фотоприемник, который расположен в фокусе собирающей линзы, регистрирует результат интерференции опорной и исследуемой волн. Мощность Closest to the alleged invention is a fiber optic interferometer designed to measure pressure in a liquid [see Busurin VI, Nosov Yu.R.] Fiber-optic sensors: physical fundamentals, calculation and application issues. - M .: Energoatamizdat, 1990. 256 pp.], Containing a semiconductor or gas laser, a device for inputting radiation into an optical fiber, an optical fiber, laser radiation is collimated by the system and fed through an optical fiber to a translucent plate or beam splitter, micro-lenses, micro-positioners . Most of the working fiber is placed in the test volume, and the reference fiber is in stable external conditions. At the output of the working and supporting fibers, collimating lenses are introduced, which convert diverging fronts into flat ones. To combine these fronts so that it is possible to observe the pattern of interference of the working and reference waves, an articulator is used. The photodetector, which is located in the focus of the collecting lens, registers the result of interference of the reference and studied waves. Power
сигнала, детектируемого на фотоприемнике, а следовательно, на выходе усилителя и на входе регистрирующей схемы зависит от амплитуды фазовой модуляции.the signal detected at the photodetector, and therefore, at the output of the amplifier and at the input of the recording circuit, depends on the amplitude of the phase modulation.
Известный датчик предназначен для использования при постоянной температуре и характеризуется высокой дополнительной погрешностью при колебаниях температуры измеряемого объекта. Для учета влияния температуры необходимо использовать дополнительный датчик температуры.The known sensor is intended for use at a constant temperature and is characterized by a high additional error during temperature fluctuations of the measured object. To account for the effect of temperature, an additional temperature sensor must be used.
Техническая задача - усовершенствование измерительного устройства и расширение функциональных возможностей путем увеличения количества чувствительных элементов.The technical task is to improve the measuring device and expand the functionality by increasing the number of sensitive elements.
Технический результат - повышение точности измерений и устранение погрешности при измерении давления и температуры.The technical result is to increase the accuracy of measurements and eliminate errors when measuring pressure and temperature.
Технический результат достигается тем, что известное устройство имеет дополнительно два светоделителя с 50%-ной прозрачностью, два микрообъектива, микропозиционер, коллимируюшую линзу, рабочее одномодовое волокно с алюминиевым покрытием для измерения температуры, сочленитель, собирающую линзу, расположенные последовательно по ходу пучка излучения, на выходе излучения из оптоволокна фотоприемник, усилитель, блок обработки и схему термокомпенсации.The technical result is achieved by the fact that the known device has an additional two beam splitters with 50% transparency, two micro-lenses, a micro positioner, a collimating lens, a working single-mode fiber with an aluminum coating for measuring temperature, an articulator collecting lens located in series along the beam of radiation, the radiation output from the optical fiber is a photodetector, amplifier, processing unit and thermal compensation circuit.
Предлагаемый совмещенный датчик давления и температуры иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1 (общий вид и сечения по линиям А-А и В-В).The proposed combined pressure and temperature sensor is illustrated by the drawing shown in figure 1 (General view and section along the lines aa and bb).
Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры содержит лазерный излучатель 1, устройство введения излучения в оптическое волокно 2, оптическое волокно 3, коллимируюшую систему 4, выполненную из двух последовательно расположенных компонентов: мениска и двояковыпуклой линзы, опорное волокно 12, рабочее волокно 13, рабочее волокно 14, имеющее алюминиевое покрытие, в промежуточной части оптического волокна The combined optical fiber pressure and temperature sensor comprises a laser emitter 1, a device for introducing radiation into the optical fiber 2, an optical fiber 3, a collimating system 4 made of two sequentially arranged components: a meniscus and a biconvex lens, a reference fiber 12, a working fiber 13, a working one aluminum coated fiber 14 in the intermediate portion of the optical fiber
расположены светоделители 5, 6, 7, микро-объективы 8, 9 микропозиционеры 10, 11, сочленители 18, 19, собирающие линзы 20, 21, на выходе из оптических волокон расположены фотоприемники 22, 23, усилители 24, 25, блоки обработки 26, 27, схема термокомпенсации 28.beamsplitters 5, 6, 7, micro-lenses 8, 9, micropositioners 10, 11, articulators 18, 19, collecting lenses 20, 21, photodetectors 22, 23, amplifiers 24, 25, processing units 26, are located at the exit from the optical fibers 27, thermal compensation circuit 28.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Излучение лазера 1 устройством введения излучения 2 вводится в оптическое волокно 3 и коллимируется системой 4. Светоделитель 5 делит световой поток на два потока, один их которых предназначен для измерения температуры. Второй поток светоделителем 6 снова делится на два потока: исследуемый для определения давления и опорный. Опорный и исследуемые потоки используется для создания интерференционной картины. После светоделителей 5 и 6 микрообъективы 8 и 9 фокусируют оптические потоки на входные торцы рабочих 13, 14 и опорного 15 одномодовых волокон. Для обеспечения эффективного ввода излучения в волокна применяются микропозицинеры 10 и 11 (трехкоординатные подвижки с точностью установки 1 мкм). Большая часть рабочих волокон 13 и 14 помещена в исследуемый объем, а опорное волокно 12 находится в стабильных внешних условиях. Изменение фазы в рабочем волокне 13 происходит при воздействии на него давления. Изменение фазы в рабочем волокне 14 происходит при воздействии на него температуры. Нагревание рабочего волокна 14, имеющего алюминиевое покрытие, влияет на изменение фазы распространяющегося в световоде излучения в результате изменения длины световода и изменения его показателя преломления. На выходе из оптических волокон 12, 13, 14 введены коллимирующие линзы 16, 17, превращающие расходящиеся фронты излучения в плоские.The radiation of the laser 1 by the radiation introducing device 2 is introduced into the optical fiber 3 and collimated by the system 4. The beam splitter 5 divides the light flux into two fluxes, one of which is designed to measure temperature. The second stream of the beam splitter 6 is again divided into two streams: investigated for determining pressure and reference. The reference and studied flows are used to create an interference pattern. After the beam splitters 5 and 6, the micro-lenses 8 and 9 focus the optical fluxes onto the input ends of the workers 13, 14 and the reference 15 of single-mode fibers. To ensure efficient input of radiation into the fibers, micropositioners 10 and 11 are used (three-coordinate motions with an installation accuracy of 1 μm). Most of the working fibers 13 and 14 are placed in the test volume, and the reference fiber 12 is in stable external conditions. The phase change in the working fiber 13 occurs when exposed to pressure. The phase change in the working fiber 14 occurs when exposed to temperature. The heating of the working fiber 14 having an aluminum coating affects the phase change of the radiation propagating in the fiber as a result of a change in the length of the fiber and a change in its refractive index. At the exit from the optical fibers 12, 13, 14, collimating lenses 16, 17 are introduced, which convert the diverging radiation fronts into flat ones.
Сочленители 18 и 19 применены для совмещения волновых фронтов таким образом, чтобы в плоскостях 29 и 30 можно было наблюдать картину интерференции рабочей и опорной волн. Известно, что если в некоторой области пространства существуют две когерентные и одинаковым образом Articulators 18 and 19 are used to combine wave fronts so that in the planes 29 and 30 it was possible to observe the pattern of interference of the working and reference waves. It is known that if in a certain region of space there are two coherent and in the same way
поляризованные волны, волновые векторы которых (соответственно и ) отличаются только направлением, угол между и равен Θ1,2, то в плоскости, перепендикулярной биссектрисе угла Θ1,2, будет наблюдаться картина интерференционных полос с периодом Λ.polarized waves whose wave vectors (respectively and ) differ only in direction, the angle between and equal to Θ 1.2 , then in the plane perpendicular to the bisector of the angle Θ 1.2 , a pattern of interference fringes with a period Λ will be observed.
Интерференционные полосы направлены перпендикулярно плоскости 30 (31), в которой лежат волновые векторы и , как это показано на сечении А-А на фиг.1. Регулируя наклон сочленителей 18, 19 (изменяется угол Θ1,2) необходимо подстроить интерференционную картину таким образом, чтобы достичь оптимального периода интерференционных полос Λ. Интерференционная картина детектируемая фотоприемниками 22, 23 зависит от амплитуды фазовой модуляции, на выходе из фотоприемника 22 последовательно расположены усилитель 24 и блок обработки 26, на выходе из фотоприемника 23 последовательно расположены усилитель 25 и блок обработки 27. Для исключения дополнительной погрешности измерения давления от температуры включена схема термокомпенсации 28.The interference bands are directed perpendicular to the plane 30 (31), in which the wave vectors lie and , as shown in section AA in figure 1. By adjusting the inclination of the articulators 18, 19 (the angle Θ 1.2 varies), it is necessary to adjust the interference pattern in such a way as to achieve the optimal period of interference fringes Λ. The interference pattern detected by the photodetectors 22, 23 depends on the phase modulation amplitude, an amplifier 24 and a processing unit 26 are arranged in series at the output of the photodetector 22, an amplifier 25 and processing unit 27 are arranged in series at the output of the photodetector 23. To exclude additional error of pressure measurement from temperature, thermal compensation circuit 28.
Использование в предлагаемом совмещенном волоконно-оптическом датчике давления и температуры в качестве чувствительного элемента оптическое волокно имеющее алюминиевое покрытие выгодно отличает предлагаемый датчик от известных устройств, так как он расширяет функциональные возможности и устранить погрешности при измерении давления и температуры.The use of an optical fiber with an aluminum coating in the proposed combined optical fiber pressure and temperature sensor as a sensing element distinguishes the proposed sensor from known devices because it expands the functionality and eliminates errors when measuring pressure and temperature.
ИсточникиSources
1. Патент РФ №2205374, 2003 г.1. RF patent No. 2205374, 2003
2. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатамиздат, 1990. 256 с.2. Busurin V.I., Nosov Yu.R. Fiber optic sensors: physical fundamentals, calculation and application issues. - M .: Energoatamizdat, 1990.256 s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140903/22U RU81323U1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140903/22U RU81323U1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU81323U1 true RU81323U1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40529175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008140903/22U RU81323U1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU81323U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480720C1 (en) * | 2009-06-08 | 2013-04-27 | Смс Зимаг Акциенгезелльшафт | Introduction of light guide of measuring sensor into structural element |
CN114563879A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 浙江大学 | Multimode fiber stable imaging method and device based on frequency domain tracking |
-
2008
- 2008-10-15 RU RU2008140903/22U patent/RU81323U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480720C1 (en) * | 2009-06-08 | 2013-04-27 | Смс Зимаг Акциенгезелльшафт | Introduction of light guide of measuring sensor into structural element |
CN114563879A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 浙江大学 | Multimode fiber stable imaging method and device based on frequency domain tracking |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5381229A (en) | Sapphire optical fiber interferometer | |
CN106940220B (en) | A kind of laser wavelength real-time measurement device of Simple low-cost | |
CN104215176A (en) | High accuracy optical interval measurement device and method | |
CN204649162U (en) | A kind of fiber grating distributed strain pick-up unit | |
CN103697954A (en) | Micro-cavity interference flow velocity differential-pressure-sensitive structure and flow velocity and quantity sensor with micro-cavity interference fiber | |
CN101413887A (en) | Instrument for measuring refractive index fluctuation of optical fiber atmospheric turbulence | |
RU155509U1 (en) | LASER-INTERFERENCE HYDROPHONE WITH THERMOSTABILIZATION SYSTEM | |
US4974961A (en) | Optical fibre measuring system | |
Chiu et al. | D-type fiber optic sensor used as a refractometer based on total-internal reflection heterodyne interferometry | |
WO2013082247A1 (en) | Interferometer, system, and method of use | |
RU81323U1 (en) | COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR | |
CN104677596A (en) | Optical autocorrelator with unbalanced Mach-Zehnder type optical path scanner embedded in Sagnac annular light path | |
CN207456742U (en) | GRIN Lens transmission wavefront measuring device | |
CN107764197B (en) | A kind of optical system axial direction parameter measuring apparatus and method | |
CN104458080A (en) | Optical fiber pressure sensing measurement method and device | |
RU156297U1 (en) | FIBER OPTICAL REFRACTION MEASUREMENT DEVICE | |
CN204043623U (en) | Apparatus for measuring thickness of thin film | |
CN106680536A (en) | High-sensitivity single polarization-maintaining fiber interference type acceleration speed sensing system | |
RU2527308C1 (en) | Fibre-optic thermometer | |
CN109579821A (en) | A kind of fibre optic gyroscope based on dual wavelength multiplexing structure | |
CN102721828B (en) | Self-temperature compensating optical fiber acceleration sensor with sliding reflecting mirror | |
Cheng et al. | Fiber interferometer combining sub-nm displacement resolution with miniaturized sensor head | |
CN203337093U (en) | High-precision position-detecting device | |
KR20120080670A (en) | Fiber-optic hybrid interferometer | |
RU2506568C2 (en) | Device to measure index of refraction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111016 |