- Fig. 3c är en schematisk vy av en temperatursensor innefattande en fiberoptisk givare enligt fig. 3a.
Fig. 3c is a schematic view of a temperature sensor comprising a fi professional sensor according to fi g. 3a.
DETALJERAD BESKRIVNING I ñg. la visas schematiskt principen för en givare baserad på en optisk vàgledarbana bildad av en optisk fiber l. Den optiska vågledarbanan är avbruten vid ett flertal ställen och vid varje avbrotts- ställe 3 kan de invid varandra liggande brott- eller ändytorna förflyttas på något sätt, såsom förskju- törhållande till varandra genom påverkan av någon mekanisk anordning sym- eller ändytor den ena brott- eller ändytan samtidigt tör- íörflyttningen ändras vid avbrotten tas och/eller vridas, i boliskt visad vid 5, så att i alla par av brott- flyttas i förhållande till den andra brott- eller ändytan i paret. Vid därnpningen för ljus, som fortplantas i fibem, inmatat från en ljuskälla 7 och detekterat av en de- tektor 9. Genom att en mångfald avbrott finns anordnade, blir den erhållna dämpningen stor även därtör detekteras. Om det firms m avbrott och dämpningen blir den totala dämpningen i fibern på for en mycket liten fórflytming och kan lika och är lika med A, grund av avbrotten fiår en ljusvåg som passerar genom fibern vid varje avbrott är approximativt Aa-A” Iden i fig. lb visade utíöringsformen är givaren uppbyggd genom att den optiska fibern l är lindad ett stort antal varv i spiralfonn, skruvform eller så att den bildar en spole. Varje varv är av- brutet vid minst ett ställe, så att dessa ställen ligger i en yta 3, företrädesvis en plan yta men även en cirkulärcylindrisk yta eller cirkulärt konisk yta kan användas, se även nedan. Om spolen innehåller n varv, två avbrott finns i varje varv och dämpningen vid varje avbrott är approximativt lika och är li- ka med A, blir här den totala dämpningen i fibem på gund av avbrotten fór en ljusvåg som passerar genom fibem Am. = A4" Givaren kan framställas, genom att en optisk fiber 1 lindas till en spole ll irmehållande en mångfald varv. Lindningsvarven ges lämpligen en sådan tillräckligt stor diameter, att en ljusvåg med vald våglängd inte dämpas nämnvärt på grund av fibems lcrölcriing. För vanliga optiska fibrer och med vanligen använda våglängder fór ljus, som används för signaltransmission, bör då lind- ningsdiametem överstiga ca 10 mm.DETAILED DESCRIPTION I ñg. 1a schematically shows the principle of a sensor based on an optical waveguide path formed by an optical carrier 1. The optical waveguide path is interrupted at a number of places and at each interruption point 3 the adjacent fracture or end surfaces can be moved in some way, such as displacement relationship to each other by the action of some mechanical device sym- or end surfaces one fracture or end surface at the same time töríör fl the change is changed at the interruptions is taken and / or turned, in bolic shown at 5, so that in all pairs of fractures fl relation to the other fracture or end surface of the pair. At the attenuation of light, which is propagated in fi bem, input from a light source 7 and detected by a detector 9. Because a plurality of interruptions are provided, the attenuation obtained becomes large even there it is detected. If there is an interruption and the attenuation, the total attenuation in the children becomes too very small and can be equal to and equal to A, because of the interruptions a light wave passing through the children at each interruption is approximately Aa-A. . lb shown in the embodiment, the sensor is constructed in that the optical beam 1 is wound a large number of turns in a spiral shape, helical shape or so that it forms a coil. Each turn is interrupted at at least one place, so that these places lie in a surface 3, preferably a flat surface but also a circular-cylindrical surface or circular conical surface can be used, see also below. If the coil contains n revolutions, there are two interruptions in each revolution and the attenuation at each interruption is approximately equal and is equal to A, here the total attenuation in fi bem on the basis of the interruptions becomes a light wave passing through fi bem Am. = A4 "The sensor can be manufactured by winding an optical fiber 1 into a coil ll containing a plurality of turns. fi wide and with commonly used wavelengths for light, which is used for signal transmission, the winding diameter should then exceed approx. 10 mm.
Hela spolen ll giuts sedan in i ett polymermaterial, t ex med brytningsindex, som väsentligen skiljer sig från brytningsindex hos den optiska fiberns mantel. Irigjutningen kan utföras med hjälp av formsprutning eller sprutpressning beroende på typen av polymermaterial. Den gjutna polymerkrop- 00 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0000 0 000 0 0 000 0 0000 000 0 0 0 000 000 Û 0 Û 0 I00 0 000 0 00.. t, 527 657 000 000 0 0 00 00 0 00 00 00 0 000 0 0 0 00 0000000 0 0 : 0 0 0 0 0 0 00 0 00 00 00 0 00 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 00 I000 0000 00 3 pen 13 kan såsom visas ha formen av ett rätvinkligt block men varje annan form är givetvis möjlig att använda. Från blocket utsticker fiberns två ändar 15, 17, vilka är anslutna till ljuskällarr 7 resp. ljusdetektorn 9.The entire coil 11 is then poured into a polymeric material, for example with a refractive index, which differs substantially from the refractive index of the optical carrier sheath. The casting can be performed by injection molding or injection molding depending on the type of polymeric material. The cast polymer body 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0000 0 000 0 0 000 0 0000 000 0 0 0 000 000 Û 0 Û 0 I00 0 000 0 00 .. t, 527 657 000 000 0 0 00 00 0 00 00 00 0 000 0 0 0 00 0000000 0 0: 0 0 0 0 0 0 00 0 00 00 00 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 I000 0000 00 3 pen 13 can as shown have the shape of a rectangular block but any other shape is of course possible to use. Protruding from the block are two ends 15, 17, which are connected to light sources 7 and 7, respectively. the light detector 9.
Den utna kroppen klyvs 13 sedan längs en lämplig yta 19, vilken såsom ovan nämnts kan 5 vara plan såsom visas eller cirkulärcylindrisk eller ha amtan lämplig form, exempelvis cirkulärt ko- nisk, så att de båda bildade, separata delarna 21, 23 kan röra sig i förhållande till varandra med sina ytor vid delningsytan i kontakt med varandra. Vid delningsytan ligger avbrottsställena 3. Delnings- ytan väljs 19, så att den passerar genom alla fibervarv, i det visade fallet två gånger genom varje varv. På fördelaktigt sätt passerar delningsytan också väsentligen vinkelrätt mot den optiska fibem to på alla de ställen, där delningsytan passerar genom den optiska fibern 1.The outer body is then split 13 along a suitable surface 19, which as mentioned above may be flat as shown or circular-cylindrical or have a suitably shaped shape, for example circular conical, so that the two formed, separate parts 21, 23 can move in relation to each other with their surfaces at the dividing surface in contact with each other. At the dividing surface are the break points 3. The dividing surface is selected 19, so that it passes through all fi rotations, in the case shown twice through each revolution. Advantageously, the dividing surface also passes substantially perpendicular to the optical beam at all the places where the dividing surface passes through the optical beam 1.
Den ena delen 21 av utkroppen kan exempelvis vara fast anbragt, medan den andra delen 23 är rörlig. Med lämplig upphängning/lagring av den andra delen kan då exempelvis mekaniska oscil- lationer i något objekt, ej visat, detekteras, vilket är mekaniskt kopplat till den andra delen 19.For example, one part 21 of the body may be fixedly mounted, while the other part 23 is movable. With suitable suspension / storage of the second part, for example, mechanical oscillations in some object, not shown, can then be detected, which is mechanically connected to the second part 19.
Alternativt kan spolen 11 vid sin ena ände vara försedd med en reflektor för det av ljuskällan 15 7 till fibern 1 utsända ljuset, se fig. lc. Endast en ände 15' av fibem behöver då sticka ut utanför blocket och kan då vara ansluten till ljuskällan 7 och till ljusdetektom 9 via en kopplare 25. I detta fall erhålls 4n avbrott, varför den totala dämpningen på grund av avbrotten 3 är Am, = A4” 20 I en andra utföringsform, se fig. 2, är en spole ll' av en optisk fiber 1 ingjuten i material 13' endast o ' g själva spolen, så att en torusformad kropp 7' bildas, exempelvis en cirkulär torus så- som visas. Denna kan uppdelas längs en delningsyta 19, som går väsentligen vinkelrätt mot den op- tiska fibern, där delningsytan träffar denna I detta fall passerar dock delningsytan 19 varje fibervarv 25 endast en gång och genom delningen uppdelas inte utkroppen 13' i två separata delar. I stället Fas en enda del med ändytor, vilka ligger tätt mot varandra. Delen kan deformeras, så att ändytorna vid delningsytan förflyttas i förhållande till varandra. En sådan deformation kan liksom ovan detekteras på enkelt sätt. Dämpningen på grund av avbrotten för en spole med n varv är i denna utfliringsform: 30 Am = A-n Det inses, att i denna uttöringsfonn behöver strängt taget endast området av spolen vid den tilltänkta delningsytan ingjutas i lämpligt material, se mer nedan, medan övriga delar av spolen kan vara fria eller fixeras på annat sätt. 0 0 0 00 0 00 00 00 0000 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0000 0000 00 000000 0 0 000000 0 0 00 00 0000 4 Fiberspolen 11' enligt fig. 2a kan givetvis också ingjutas i exempelvis ett rätvinkligt såsom kvadratiskt block 13", se fig. 2b. Delningsytan 19' kan då också utformas som en cirkulärcylindrisk yta, som avdelar en fjärdedel av spolen till ett separat, mindre block 29, vilket kring en axel vid 31 år vridbar i förhållande till den större, återstående delen 33. 5 Ett fiberband, även kallat ribbonfiber, kan användas. Ett sådant innehåller flera optiska fib- rer, typiskt 2, 4, 8 eller 12 fibrer, lagda bredvid varandra i ett plan och sammanhållna genom ett skikt av akrylat. Ett utförande av en givare baserat på ett fiberband 35 visas i fig. 3a. Fiberbandet är försett med kontaktdon 37 vid sin vardera ände. En slingformad optisk väg bildas genom att klippa fiberbandet såsom vid 39 och svetsa ihop det igen med en fibers förskjutning. Härigenom 10 kan yttre fiberstycken 41, 43 brytas ut för att bilda ingång resp. utgång för ljus. Avbrottsytan er- hålls vid kontaktdonens 37 anslutningsyta 45 mot varandra.Alternatively, the coil 11 may be provided at one end with a reflector for the light emitted from the light source 15 7 to the children 1, see fi g. lc. Only one end 15 'of fi bem then needs to protrude outside the block and can then be connected to the light source 7 and to the light detector 9 via a coupler 25. In this case 4n interruption is obtained, so the total attenuation due to the interruptions 3 is Am, = A4 ”20 In a second embodiment, see fi g. 2, a coil 11 'of an optical fiber 1 is cast in material 13' only and the coil itself, so that a toroidal body 7 'is formed, for example a circular torus as shown. This can be divided along a dividing surface 19, which runs substantially perpendicular to the optical surface, where the dividing surface meets it. Instead, Fas a single part with end surfaces, which are close together. The part can be deformed, so that the end surfaces at the dividing surface for fl are superimposed in relation to each other. Such a deformation can, as above, be detected in a simple manner. The attenuation due to the interruptions for a coil with n turns is in this embodiment: 30 Am = An It is understood that in this form of discharge only the area of the coil at the intended dividing surface needs to be cast in suitable material, see more below, while other parts of the coil may be free or otherwise xerated. 0 0 0 00 0 00 00 00 0000 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0000 0000 00 000000 0 0 000000 0 0 00 00 0000 4 Fiber coil 11 'according to fi g. 2a can of course also be cast in, for example, a right-angled such as square block 13 ", see fi g. 2b. The dividing surface 19 'can then also be designed as a circular-cylindrical surface, which divides a quarter of the coil into a separate, smaller block 29, which at 31 years rotatable relative to the larger, remaining part 33. 5 A fi bearing band, also called a ribbon fi ber, can be used. and held together by a layer of acrylate An embodiment of a sensor based on a rubber band 35 is shown in Fig. 3a. this again with a displacement of a. bearing, whereby 10 outer fi pieces 41, 43 can be broken out to form an input or output for light.
En givare för avkännning av vibrationer visas schematiskt sådan visas i fig. 3b, där fiber- bandslingans 35 kontaktdon 37 är fästa vid en metallplatta/-anordning 47, som kan fjädra. När metallplattan vibrerar, erhålls ökad dämpning, genom att det sker en förflyttning eller vinkelför- 15 skjutning mellan kontaktdonen inbördes och därmed en motsvarande rörelse för varje fiberände i kontaktdonen.A sensor for sensing vibrations is shown schematically as shown in fi g. 3b, where the connector 37 of the conveyor loop 35 is attached to a metal plate / device 47, which can spring. When the metal plate vibrates, increased attenuation is obtained by a displacement or angular displacement between the connectors relative to each other and thus a corresponding movement for each fi end of the connectors.
En temperaturgivare baserad på ett fiberband visas schematiskt i fig. 3c. Mellan kontaktdo- nen 37 fmns ett gap vid skiljeytan 45 med bredd av exempelvis 0-10 um, som i figuren är ritad med överdriven bredd för att förtydliga. Kontaktdonen är liksom ovan fästa vid en metallplatta 20 49, som utskjuter in i det inre av en ramkonstruktion 51. En kudde 53 eller liknande fylld med vax är placerad mellan metallplattan och en del av ramen. Ett lämpligt vax kan exempelvis ha en smältpunkt av +55° C och en volymsändring av ca 15 % vid smältning/stelnande. Vid brand eller temperaturhöjníng av annan orsak, smälter vaxet och utvidgar sig, varigenom kudden 53 trycks mot metallplattan 49, så att denna böjs och kontaktdonen 37 förflyttas i förhållande till varandra 25 och orsakar den önskade, multipla dämpningen. Andra volymsutvidgande material än vax kan gi- vetvis användas. Det kan dock vid en tillämpning som brandvarnare vara en fördel att använda ett rnaterial med distinkt smältpunkt.A temperature sensor based on a bandberband is shown schematically in fi g. 3c. Between the connector 37 there is a gap at the dividing surface 45 with a width of, for example, 0-10 μm, which in the figure is drawn with an excessive width to clarify. As above, the connectors are attached to a metal plate 49 which projects into the interior of a frame structure 51. A pad 53 or the like filled with wax is located between the metal plate and a portion of the frame. A suitable wax can, for example, have a melting point of + 55 ° C and a volume change of about 15% during melting / solidification. In case of fire or temperature rise for any other reason, the wax melts and expands, whereby the cushion 53 is pressed against the metal plate 49, so that it bends and the connectors 37 are moved relative to each other and cause the desired, multiple damping. Volume-expanding materials other than wax can of course be used. However, in an application as a smoke alarm, it can be an advantage to use a material with a distinct melting point.
Vid användning av fiberband kan förutom färdiga kontaktdon oclså V-spår användas för att ge en noggrann positionering av fiberändar vid avbrottsställen. Förutom optiska fibrer avsedda för 30 signalöverföring kan också ett polymermaterial användas, som fungerar som vågledare. Plana vågledare tillverkade på/i plattor med hjälp av iritegrerad processteknik kan också användas för i att erhålla en ljusväg med ett flertal ställen, vid vilka en förflyttning, förskjutning eller vridning kan åstadkommas. Utformningen av vågledaren kan då vara exempelvis såsom visas i utförings- formen enligt fig. lb. 527 657 un: oo o Q n ø o a Q 0 o Med fördel finns något slag av brytningsindex-anpassade gel eller liknande material, ej vi- sat, i form av ett mycket tunt skikt mellan de två ytorna vid skiljeytan eller klyvninglínjen.When using bearing strips, in addition to finished connectors, V-grooves can also be used to provide accurate positioning of strips at break points. In addition to optical cables intended for signal transmission, a polymeric material can also be used, which acts as a waveguide. Flat waveguides made on / in plates by means of irritated process technology can also be used to obtain a light path with a number of places, in which a movement, displacement or rotation can be achieved. The design of the waveguide can then be, for example, as shown in the embodiment according to fi g. lb. 527 657 un: oo o Q n ø o a Q 0 o Advantageously, some kind of refractive index-adapted gel or similar material, not shown, is formed in the form of a very thin layer between the two surfaces at the partition surface or the fission line.