SE410521B - Metgivare med optisk fiber - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 7801965 -0 kan givarens mätområde och noggrannhet anpassas för olika tillämpningsområden.

Användningen av optiska fibrer medfiör även andra fördelar. Givaren blir okäns- ng för erekfineka oçh Navman fan. man får galvanisk ieoiation manen givare och mätenhet. Givaren kan användas i explosiv miljö utan några speciella säkerhetsarrangemang. Inga möjliçxeter för gnistbildning eller kortslutning fin- fnes. Mätgivarens fiber utgör ett slutet system. Smuts och andra föroreningar kan ej inverka på. mätresultatet.

Vad som i övrigt- kännetecknar uppfinningen framgår av patentkraven.

Uppfinningen kommer att förklaras med hjälp av bifogade ritningsfigxlrer.

Fig 1 visar uppfinningens princip.

Fig 2 visar krökningens amplitud och våglängd. i Fig' 3 visar sambandet mellan dämpning och amplitud för en viss fiber vid olika mekaniska våglängden' i *i -m- * I Fig 4; visar ett enkelt utförande av en deformationszon. K I Fig 5, 6 och 7 visar en givare med ett utökat antal deformationszoner.

Fig 8' visar en riktningsoberoende deformaticnsgivare.

Fig 9. visar. en givare med ett svängbart ok.

Fig 10 visarenJ givare med temperaturkompensering.

Fig 11 och 12 visar temperaturgivare.

Fig 13 visar ett alternativt arrangemang av sändare och mottagare.

Fig 1» visar principen för en kraftgivare enligt uppfinningen. Em strålninge- källa 1, exempelvis en lasersändare utsänder ljus genomen optisk fiber 2 av multimodetyp eller singlemodetyp och företrädesvis bestående av en kärna omgiven av' en mantel. En detektor 5 är anordnad att mottaga och detektera den ljusstrål- ning, som passerat genom fiberns kärna. En anordning för att deformera fibern består generellt av två. delar 4 och 5 mellan vilka fibern passerar. De båda delarna är utformade med var sin vågformad yta 6, 7, som är vända mot varandra och företrädesvis så, att den ena delens våg-toppar ligger mitt för den andra delens vågdelar. När de båda delarna 4 och 5 tryckas mot varandra med en kraft F kommer fibern att krökas. Krökningen har en våglängd/L, som är lika med av- ståndet mellan två våg-toppar och lcrölmingens amplitud x beror på. de båda de- larnas inbördes läge. våglängd och amplitud visas i fig 2. Fig 5 visar det i en viss fiber rådande sambandet mellan dämpningen eC och amplituden x vid olika mekaniska. våglängder. Kurvonza för våglängd anger från vänster till höger ökande våglängder . __r?- 10 15 20 25 50 35 7801965-0 Fig 4 visar en deformationsanordning, i vilken fibern 2 passerar endast en gång genom anordningen. Fig 5 visar att fibern passerar deformationsanordningen ett flertal gånger. Den kan därvid grara lindad nmt den ena. delen ett antal varv. Fig 6 visar att fibem är lindad fram och tillbaka i slingor. Vid ut- föringsformen enligt fig 7 är delen 4 utförd som en ram, som omsluter den andra delen 5. Fibern 2 kan här med fördel lindas omkring delen 5 ett antal varv.

Därigenom erhålles en längre deformerad zon av fiber-n, vilket ger givaren större känslighet. Fig 8 visar utförandet av en givare, som är oberoende av den på.- verkande kraftens riktning. Den yttre delen 4 är utformad som en cylindrisk ring med våg-formad inneryta, medan delen 5 är utformad som en cylinder med våg- formad ytteryta. och placerad inuti delen 4. Fibern 2 är lindad ett antal varv runt innerdelen S. Om ytterdelen göres elastisk kan givaren användas för mät- ning av allsidigt tryck.

Fig' 9 visar en givare med två. av varandra oberoende anordningar för deformering av fibrer. Sändaren 1 utsänder strålning genom två olika fibrer 2a och 2b och vardera fibern passerar sin egen deformationsanordning med delarna 49., Sa resp 4b, 5b. vardera fibern har sin egen detektor ša resp šb. Utsigzalerna från de- tektorerna går till ett summeringsdon 6, som bestämmer skfillnadert mellan sigxa- lerna. Ett U-format ok 7 har livet 8 lagrat i en axel 9 vid livets mitt och flänsanza 10a resp 10b anliggande mot var sin deformationsgivare. Om kraften F verkar nedåt på. flänsen 10a kommer en lika stor lcraft att verka uppåt på. flän- sen 10b. Den vänstra fibern 2a kommer således att bli utsatt .för en avsevärt större deformation än den högra fibern 2b, vilket medför att signalen från de- tektom ja. blir mindre signalen från šb.

Fig 10 visar en givare med temperaturkompensering. Ett block 11, som är utsatt för den kraft, som skall mätas, innehåller en deformationsanordning 12a för fibern 2a och en andra deformationsanordning 12b för fibern 2b. Anordningen 12a är så orienterad, att den kan påverkas av kraften F, medan den andra deforma- tionsanordnmgen 12b är vriden 90° och är därmed i huvudsak opåverkad av kraf- ten F. När kraften F = 0 skall utsigzalerna från de båda detektoreama Ba och Bb vara lika. I suxmneringsdonet 6 bestämmes skillnaden mellan de båda signalerna..

Summeringsdonets utsigrzal blir därmed temperaturoberoende.

I Fig 11 visar en temperaturkännande givare. De båda delarna 4 och 5 är vid sina ändar förbundna med varandra medelst förbindningselement 15 av ett material med hög temperaturutvidguaingskoefficient. Om elementen 13 har positiv temperatur- koefficient ges fibern en viss förspäzming, som minskar vid stigande temperatur när elementen 15 ökar i längd. Fig 12 visar en annan temperaturgivare, i vilken

Claims (3)

,. -' '7801965-0 10 de båda delarna 4 och 5 har hög temperaturkoefficient och är omgivna av en ram 14 av ett material med låg temperaturkoefficient. vid demxa givare ökar deformationen vid stigande temperatizr. Fig -13 visar ett alternativt arrangemang av sändare och detektor, där sända- ren 1 och detektorn 5 är anordnade intill varandra. Den ljusutledande fibern * 21 från sändaren och den ljusinledande fibern 22 till detektorn är i en punkt 23 hopkopplade med varandra och med en tredje fiber' 24, som 'mellan punkten 25 och en i närheten av den lcraftkäzuzande deformationsanordningen 4, 5 belägen förgreningspunlct' 25 utgör ledare för såväl den utgående som den återgâende strålningen. Den utsända ljussignalen passerar via fibrerna 21 och 24 till för- greningsmuflcten 25. Signalen delas upp här och passerar genom deformationsanord- ningen 4, 5 i båda riktningarna. Signalerna summeras åter i punkten 25 och passerar via fibern 24 till förgreningen 25 och genom fibern 22 till detektorn 5. Den del av signalen som går in till sändaren 1 nonchaleras ._. PATENTICRAV ; .

1. Mätgivare, avsedd att användas för mätning av mekaniska krafter eller så.- dana fysikaliska storheter, som kan omvandlas till mekaniska krafter, vilken givare nmefamn: minst en optisk fiber (2), en strålningskäiia (1) för immat- ning av optisk strålning i fiberns ena ände, en detektor (5) i fiberns andra ände för bestämning av den dämpning, som den inmatade strålningen utsatts för vid passage genom fibern, minst en anordning för deformation av minst ett av- snitt av fibern och omfattande minst två i förhållande till varandra rörliga delar (4, 5) mellan vilka fibern befinner sig, k ä. n n e t e c k n a d därav, att åtminstone en av nänmda. delar (4, 5) är påverkad av den kraft, som skall mätas. i i

2. Mätgivare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de nämnda. delarna är på. sina mot varandra vända sidor utformade med en vågfomad yta. (6, 7) och så anordnade relativt varandra, att den ena ytans vågtoppar älr belägna min; för den andra was vågflalar. a

3. lfitgivare enligt patentkrav 1 och 2, fibern (2) passerar mellan nämnda vågformade ytor ett flertal gånger under det kännetecknad därav,att att den befinner sig i den deformerande anordningen. ANFÖRDA PUBLIKATI ONER: