SK522019A3 - Sensor of the size and acting location of the external force - Google Patents

Sensor of the size and acting location of the external force Download PDF

Info

Publication number
SK522019A3
SK522019A3 SK52-2019A SK522019A SK522019A3 SK 522019 A3 SK522019 A3 SK 522019A3 SK 522019 A SK522019 A SK 522019A SK 522019 A3 SK522019 A3 SK 522019A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
external force
optical
sensor
piston
magnitude
Prior art date
Application number
SK52-2019A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK289078B6 (en
Inventor
Daniel Káčik
Ivan Martinček
Ivan Turek
Original Assignee
Univ Zilina
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 Univ Zilina filed Critical Univ Zilina
Priority to SK52-2019A priority Critical patent/SK289078B6/en
Publication of SK522019A3 publication Critical patent/SK522019A3/en
Publication of SK289078B6 publication Critical patent/SK289078B6/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

Sensor of the size and acting location of the external force consists of two or more optical media (2), of the pistons (3) transmitting an external force simultaneously on optical media (2) and from the housing (4) in which the optical media (2) are embedded, wherein the piston (3) is connected to the housing (4) by a thin layer of flexible material (10) and the optical media (2) are positioned so that the distance of their axes from the axis of the piston (3) depends on the coordinate measured along the axis of the sensor. Sensor of the size and acting location of the external force can be used, for example, for weighing cars in motion and makes it possible to determine the place of passage, the speed as well as the distribution of the load.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka snímača velkosti a miesta pôsobenia sily. Oblasť techniky, ktorej sa vynález týka,je meracia technika a senzorovátechnika.The invention relates to a sensor of the magnitude and location of the force. The field of technology to which the invention relates is measurement technology and sensor technology.

Doterajší stav technikyPrior art

Snímače sily sú zariadenia, ktoré pracujú na rôznych íýzikálnych princípoch. Tieto zriadenia umožňujú určiť veľkosť pôsobiacej sily použitím napríklad piezoelektrických snímačov pričom elektrické napätie vzniknuté na protiľahlých stenách snímača pri pôsobení sily je priamoúmemé tejto sile. Je možné taktiež použiť aj optické prostredia, ktorých prenosové parametre závisia od veľkosti pôsobiacej sily. Najčastejšie sa používa vplyv pôsobiacej vonkajšej sily na koeficient absorpcie (mikroohybové straty), zmenu polarizácie optického žiarenia, zmenu vlnovej dĺžky odrazeného optického žiarenia po prechode Braggovou mriežkou a na optickú dĺžku prostredia (rôzne typy optických interferometrov).Force transducers are devices that work on various physical principles. These devices make it possible to determine the magnitude of the applied force using, for example, piezoelectric sensors, the electrical voltage generated on the opposite walls of the sensor by the application of a force being directly direct to this force. It is also possible to use optical media, the transmission parameters of which depend on the magnitude of the applied force. The influence of the applied external force on the absorption coefficient (micro-bending losses), change in the polarization of optical radiation, change in the wavelength of reflected optical radiation after passing through the Bragg grating and on the optical length of the environment (different types of optical interferometers) are most often used.

Snímače založené na využití týchto íýzikálnych princípov sú v súčasnosti vyvinuté a pomerne široko používané v rôznych aplikáciách, medzi ktoré patrí aj ich využitie na určovanie hmotnosti automobilov. Obyčajne sa pomocou snímačov určuje len jeden parameter a to veľkosť pôsobiacej vonkajšej sily (SK 134-2018 U1 Zariadenie na meranie dynamickej sily pomocou optického vlákna). Ak je potrebné určiť aj miesto pôsobenia vonkajšej sily, tak sa použije ďalší snímač pre zisťovanie miesta pôsobenia (CN101666660 (A) Vehicle load action position reeognizmg method based on fiberbragg grating sensing technology). Pri použití systému pozostávajúceho z viacerých nezávislých senzorov sily (KR100383818 (BI) Weight measurement systém using fiber optic grating sensor) sa dá určiť okremvelkosti aj miesto pôsobiacej sily. Vtomto prípade presnosť určenia pôsobenia sily závisí od vzdialenosti použitých diskrétnych prvkov. A zároveň, čímje väčší počet prvkov za účelom zistenia presnejšieho pôsobiska vonkajšej sily, tým je konštrukcia aj vyhodnocovanie komplikovanejšie. Obdobný spôsob určovania velkosti sily a zároveň aj miesta pôsobenia sily ako predkladáme je popísaný v (PP 42-2019 Optický snímač veľkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily) s tým rozdielom, že v predkladanom patente rozmery optického prostredia (v príklade uskutočnenia tyč) závisia od súradnice meranej pozdĺž dĺžky optického prostredia.Sensors based on the use of these physical principles are currently developed and relatively widely used in various applications, including their use to determine the weight of cars. Usually, only one parameter is determined by means of sensors, namely the magnitude of the applied external force (SK 134-2018 U1 Device for measuring the dynamic force by means of an optical fiber). If it is also necessary to determine the location of the external force, then another sensor is used to detect the location (CN101666660 (A) Vehicle load action position reeognizmg method based on fiberbragg grating sensing technology). When using a system consisting of several independent force sensors (KR100383818 (BI) Weight measurement system using a fiber optic grating sensor), the location of the applied force can be determined in addition to the size. In this case, the accuracy of the determination of the force depends on the distance of the discrete elements used. At the same time, the larger the number of elements in order to determine the more precise action of the external force, the more complicated the construction and the evaluation. A similar method of determining the magnitude of the force and at the same time the place of action of the force as presented is described in (PP 42-2019 Optical sensor of the magnitude and place of action of external force) with the difference that in the present patent the dimensions of the optical medium (in the example rod) depend on coordinates measured along the length of the optical medium.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nedostatky odstraňuje snímač velkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily. Predkladaný snímač velkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily nie je viazaný na konkrétny íýzikálny princíp, takže môže byť realizovaný použitím snímačov využívajúcich vplyv vonkajšej pôsobiacej sily na rôzne prenosové parametre optického prostredia.These disadvantages are eliminated by the sensor of the size and location of the applied external force. The present sensor of the magnitude and location of the external force is not tied to a specific physical principle, so that it can be realized by using sensors using the influence of the external force on various transmission parameters of the optical environment.

Snímač veľkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily, ktorý je realizovaný použitím dvoch alebo viacerých optických prostredí, ktorými prechádzajú optické lúče (vlny), sú umiestnené v oblasti, v ktorej sa veľkosť a miesto pôsobenia sily má určovať a prenosové parametre týchto prostredí závisia od veľkosti vonkajšej sily pôsobiacej na optické prostredia. Tieto optické prostredia sú v takom usporiadaní, pri ktorom vonkajšia sila pôsobí súčasne na použité optické prostredia, ale miera, ktorou je vonkajšia sila rozdelená na zložky pôsobiace na jednotlivé prostredia závisí od miesta, v ktorom pôsobí. V dôsledku závislosti pomeru, ktorým sa vonkajšia sila delí na sily pôsobiace na jednotlivé prostredia od miesta pôsobenia vonkajšej sily je odlišný aj optický stav na výstupe z týchto prostredí. Keďže optický stav je charakterizovaný amplitúdou, fázou a polarizáciou a všetky tieto charakteristiky sa dajú vhodným detektorom delegovať, tak závislosť ktoréhokoľvek z týchto parametrov od veľkosti pôsobiacej sily môže byť využitá na určenie miery pôsobenia vonkajšej sily na jednotlivé optické prostredia a pri známej závislosti pomeru, v ktorom je sila rozdelená na jednotlivé prostredia, detekcia optického stavu na ich výstupe umožňuje určiť veľkosť i miesto pôsobiacejvonkajšej sily.The external force magnitude and location sensor, which is realized using two or more optical media through which optical rays (waves) pass, are located in the area where the magnitude and location of the force is to be determined and the transmission parameters of these media depend on the external forces acting on the optical medium. These optical media are in an arrangement in which the external force acts simultaneously on the optical environment used, but the extent to which the external force is divided into components acting on the individual media depends on the location in which it acts. Due to the dependence of the ratio by which the external force is divided into forces acting on individual environments from the place of action of the external force, the optical state at the output of these environments is also different. Since the optical state is characterized by amplitude, phase and polarization and all these characteristics can be delegated by suitable detectors, the dependence of any of these parameters on the magnitude of the applied force can be used to determine the degree of external force on individual optical environments and the known ratio, in which the force is divided into individual environments, the detection of the optical state at their output makes it possible to determine the magnitude and location of the external force acting.

Optické prostredia, ktorými sa použité optické lúče (vlny) šíria, môžu byť realizované ako vlnovody (optické vlákna), svetlovody alebo objekty s rozmermi, ktoré sú značne väčšie ako je vlnová dĺžka použitého svetla (tyče).The optical media through which the used optical rays (waves) propagate can be realized as waveguides (optical fibers), light guides or objects with dimensions that are considerably larger than the wavelength of the used light (rods).

Vlastnosť optických snímačov určiť súčasne veľkosť sily a zároveň miesto jej pôsobenia sa prejaví ako výhoda napríklad pri určovaní hmotnosti automobilov pri ich pohybe. Navyše, pri uložení snímača pod vhodným uhlom voči smeru pohybu vozidla jediný snímač umožňuje určiť nielen hmotnosť, ale aj rýchlosť prechádzajúceho automobilu, ako aj rozloženie hmotnosti nákladu.The ability of optical sensors to determine the magnitude of the force and at the same time the place of its action is manifested as an advantage, for example, in determining the weight of cars as they move. In addition, when the sensor is placed at a suitable angle to the direction of movement of the vehicle, a single sensor makes it possible to determine not only the weight but also the speed of the passing car, as well as the weight distribution of the load.

S K 52-2019 Α3S K 52-2019 Α3

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Schéma zostavy pre určovanie veľkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných pomocou optických vlákien 2a a 2b na orientáciu roviny polarizácie svetla je znázornená na obr. 1. Schéma zostavy pre určovanie veľkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných pomocou optických vlákien 2a a 2b na orientáciu roviny polarizácie svetla, ktorá na určenie pôsobiska vonkajšej sily využíva jej rozdelenie pomocou deleného piesta 3 je znázornená na obr. 2. Schéma snímača pre určovanie veľkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných pomocou optických vlákien 2a a 2b na fázu svetla je znázornená na obr. 3.A schematic of an assembly for determining the magnitude and location of an external force utilizing the effect of deformation of optical media 2 realized by optical fibers 2a and 2b on the orientation of the plane of polarization of light is shown in FIG. 1. Schematic of an assembly for determining the magnitude and location of an external force utilizing the effect of deformation of optical media 2 realized by optical fibers 2a and 2b on the orientation of a light polarization plane using its split piston 3 distribution to determine the field of external force 3 is shown in FIG. 2. A diagram of a sensor for determining the magnitude and location of the external force using the effect of the deformation of the optical media 2 realized by the optical fibers 2a and 2b on the light phase is shown in FIG. 3.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Príklad 1Example 1

Schéma zostavy pre určovanie veľkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných v tomto príklade optickými vláknami 2a a 2b na orientáciu roviny polarizácie svetla je znázornená na obr. 1. V predkladanom snímači velkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily je optické žiarenie zo zdrojov polarizovaného monochromatického svetla 1 naviazané do dvoch optických vlákien 2a a 2b, ktorých prenosové parametre sú rovnaké a nezávisia od pozdĺžnej súradnice vlákna a sú uložené pod piestom 3 šikmo tak, že sú navzájom rovnobežné a vzdialenosť ich osí od osi piesta 3 lineárne závisí od vzdialenosti meranej pozdĺž osi piesta 3. Piest 3 je s puzdrom 4 spojený tenkou vrstvou pružného materiálu 10. V dôsledku toho, sily ktorými piest 3 pôsobí na optické vlákna 2a a 2b závisia nielen od velkosti vonkajšej sily, ale aj od miesta, v ktoromvonkajšia sila pôsobí. Súčet týchto síl je rovný vonkajšej pôsobiacej sile, takže pri optických vláknach 2a a 2b, u ktorých je závislosť zmeny prenosových parametrov na velkosti pôsobiacej sily lineárna, je súčet zmien delegovaného optického parametra úmerný velkosti vonkajšej sily. Avšak rozdiel týchto síl závisí od miesta, v ktoromvonkajšia sila na snímač pôsobí, takže i zmeny optického stavu delegovaného na výstupe z optických vlákien 2a a 2b závisia od miesta, v ktoromvonkajšia sila pôsobí. Svetelné lúče po prechode optickými vláknami 2a a 2b sú naviazané do dvoch detektorov polarizačnej roviny 5, pozostávajúcich z detektorov intenzity svetla a polarizačných filtrov. Elektrický signál z detektorov 5 je koaxiálnymi káblami 6 privedený do elektronickej vyhodnocovacej jednotky 7, v ktorej sa na základe znalosti závislosti vzdialenosti osí optických vlákien 2a a 2b a závislosti zmeny orientácie polarizačnej roviny od velkosti pôsobiacej sily určí veľkosť a miesto pôsobenia vonkajšej sily.A schematic of an assembly for determining the magnitude and location of an external force utilizing the effect of deformation of the optical media 2 realized in this example by the optical fibers 2a and 2b on the orientation of the plane of polarization of light is shown in FIG. 1. In the present sensor of the magnitude and location of the external force, optical radiation from polarized monochromatic light sources 1 is coupled to two optical fibers 2a and 2b, the transmission parameters of which are the same and independent of the longitudinal coordinate of the fiber and are placed obliquely under the piston 3 so are parallel to each other and the distance of their axes from the axis of the piston 3 depends linearly on the distance measured along the axis of the piston 3. The piston 3 is connected to the housing 4 by a thin layer of resilient material 10. As a result, the forces exerted on the optical fibers 2a and 2b depend on not only from the magnitude of the external force, but also from the place where the external force acts. The sum of these forces is equal to the external force, so that in optical fibers 2a and 2b, in which the dependence of the change in transmission parameters on the magnitude of the applied force is linear, the sum of changes in the delegated optical parameter is proportional to the magnitude of the external force. However, the difference between these forces depends on the place where the external force acts on the sensor, so that even changes in the optical state delegated at the output of the optical fibers 2a and 2b depend on the place where the external force acts. The light rays after passing through the optical fibers 2a and 2b are connected to two detectors of the polarization plane 5, consisting of light intensity detectors and polarization filters. The electrical signal from the detectors 5 is fed by coaxial cables 6 to an electronic evaluation unit 7, in which the magnitude and location of the external force are determined on the basis of knowledge of the distance between the optical fiber axes 2a and 2b and the dependence of the polarization plane on the magnitude of the applied force.

Príklad 2Example 2

Schéma zostavy pre určovanie velkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných pomocou optických vlákien 2a a 2b na orientáciu roviny polarizácie svetla, ktorá na určenie pôsobiska vonkajšej sily využíva jej rozdelenie pomocou deleného piesta 3 je znázornená na obr. 2. V predkladanom snímači velkosti a miesta vonkajšej sily je optické žiarenie zo zdrojov polarizovaného monochromatického svetla 1 naviazané do dvoch optických vlákien 2a a 2b, ktorých prenosové parametre nezávisia od súradnice, sú rovnaké a sú uložené pod deleným piestom 3 pozostávajúcich z častí 3a a 3b. Šírky týchto piestov 3a a 3b závisia od súradnice meranej pozdĺž optických vlákien 2. Ich šírky' sú volené tak, aby ich súčet bol vo všetkých vzdialenostiach rovnaký a ich rozdiel lineárne narastal. Pritom vlákno 2a je uložené pod piestom 3a a vlákno 2b je uložené pod piestom 3b. Vdôsledku odlišných šírok piestov 3a a 3b i sily, ktorými piesty 3a a 3b na vlákna 2a a 2b pôsobia nie sú rovnaké a závisia od miesta, v ktoromvonkajšia sila pôsobí. Súčet týchto síl je rovný vonkajšej pôsobiacej sile, takže pri vláknach 2a a 2b, u ktorých zmeny prenosových parametrov na velkostipôsobiacej sily nezávisia od miesta, je súčet zmien delegovaného optického parametra úmerný velkosti vonkajšej sily. Avšak ich rozdiel je od pôsobiska vonkajšej sily závislý, takže i zmeny optického stavu delegovaného na výstupe z vlákien 2a a 2b je závislý od miesta v ktorom vonkajšia sila pôsobí.A schematic of an assembly for determining the magnitude and location of an external force utilizing the effect of deformation of optical media 2 realized by optical fibers 2a and 2b on the orientation of a light polarization plane using its split piston 3 distribution to determine the field of external force is shown in FIG. 2. In the present sensor of the magnitude and location of the external force, the optical radiation from the polarized monochromatic light sources 1 is coupled to two optical fibers 2a and 2b, the transmission parameters of which do not depend on coordinates, are the same and are stored under a split piston 3 consisting of parts 3a and 3b. . The widths of these pistons 3a and 3b depend on the coordinates measured along the optical fibers 2. Their widths are chosen so that their sum is the same at all distances and their difference increases linearly. In this case, the fiber 2a is stored under the piston 3a and the fiber 2b is stored under the piston 3b. Due to the different widths of the pistons 3a and 3b, the forces by which the pistons 3a and 3b act on the fibers 2a and 2b are not the same and depend on the place where the external force acts. The sum of these forces is equal to the external force, so for fibers 2a and 2b for which the changes in the transmission parameters on the magnitude of the force do not depend on location, the sum of the changes in the delegated optical parameter is proportional to the magnitude of the external force. However, their difference depends on the action of the external force, so that even the change in the optical state delegated at the output of the fibers 2a and 2b depends on the place where the external force acts.

Svetelné lúče po prechode optickými vláknami 2a a 2b sú naviazané do dvoch detektorov polarizačnej roviny 5, pozostávajúcich z detektorov intenzity svetla a polarizačných filtrov. Elektrický signál z detektorov 5 je koaxiálnymi káblami 6 privedený do elektronickej vyhodnocovacej jednotky 7, v ktorej sa na základe znalosti závislosti šírky piestov 3a a 3b od súradnice a závislosti zmeny orientácie polarizačnej roviny od veľkosti pôsobiacej sily určí veľkosť a miesto pôsobenia vonkajšej sily.The light rays after passing through the optical fibers 2a and 2b are connected to two detectors of the polarization plane 5, consisting of light intensity detectors and polarization filters. The electrical signal from the detectors 5 is fed by coaxial cables 6 to an electronic evaluation unit 7, in which the magnitude and location of the external force are determined on the basis of the dependence of the piston width 3a and 3b on the coordinate and the dependence of the polarization plane on the magnitude of the applied force.

Príklad 3Example 3

Schéma snímača pre určovanie velkosti a miesta pôsobiacej vonkajšej sily využívajúca vplyv deformácie optických prostredí 2 realizovaných pomocou optických vlákien 2a a 2b na fázu svetla je znázornená na obr. 3. V takomto snímači velkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily je optické žiarenie z vysokokoherentnýchA schematic of a sensor for determining the magnitude and location of the applied external force using the effect of the deformation of the optical media 2 realized by the optical fibers 2a and 2b on the light phase is shown in FIG. 3. In such a sensor of the size and place of action of an external force, the optical radiation is of high coherence

S K 52-2019 Α3 zdrojov svetla 1 naviazané do dvoch optických vláknových cirkulátorov 9, ku ktoiým sú pripojené optické vlákna 2a a 2b, ktorých koncové čelá sú v záujme zvýšenia koeficientu odrazu pokovené. Prenosové parametre týchto vlákien 2a a 2b sú vo všetkých miestach rovnaké. Vlákna 2a a 2b sú uložené pod piestom 3 šikmo tak, že sú navzájom rovnobežné a vzdialenosť ich osí od osi piesta 3 lineárne závisí od vzdialenosti meranej pozdĺž osi piesta 3. V dôsledku toho i sila, ktorou piest na vlákna 2a a 2b pôsobí, závisí od miesta, v ktorom vonkajšia sila pôsobí. Súčet týchto síl je rovný vonkajšej pôsobiacej sile, takže pri vláknach, u ktorých je závislosť zmeny prenosových parametrov na veľkosti pôsobiacej sily lineárna, je súčet zmien delegovaného optického parametra úmerný veľkosti vonkajšej sily a ich rozdiel je od súradnice meranej pozdĺž vlákien 2a a 2b závislý, takže i zmeny optického stavu delegovaného na výstupe z optických vláknových cirkulátorov 9 sú závislé od miesta, v ktorom vonkajšia sila pôsobí. Intenzita svetla na výstupe optických vláknových cirkulátorov 9 je delegovaná detektormi 5.With K 52-2019 Α3 light sources 1 connected to two optical fiber circulators 9, to which optical fibers 2a and 2b are connected, the end faces of which are metallized in order to increase the reflection coefficient. The transmission parameters of these fibers 2a and 2b are the same in all places. The fibers 2a and 2b are placed obliquely under the piston 3 so that they are parallel to each other and the distance of their axes from the axis of the piston 3 depends linearly on the distance measured along the axis of the piston 3. As a result, the force exerted by the piston on the fibers 2a and 2b depends from the place where the external force acts. The sum of these forces is equal to the external force, so for fibers for which the dependence of the change in transmission parameters on the magnitude of the applied force is linear, the sum of changes in the delegated optical parameter is proportional to the external force and their difference depends on the coordinate measured along fibers 2a and 2b. so that even the changes in the optical state delegated at the output of the optical fiber circulators 9 depend on the place where the external force acts. The light intensity at the output of the optical fiber circulators 9 is delegated by the detectors 5.

Intenzita svetla na výstupe optických vláknových cirkulátorov 9 je intenzitou interferencie vln odrazených na čele optických vlákien 2a a 2b ktorými svetlo do vlákien 2a a 2b vstupuje a na ich konci, takže poskytuje informáciu o zmene ich dĺžky, ktorú vyvolá vonkajšia sila. Elektrický signál z detektorov 5 je koaxiálnymi káblami 6 privedený do elektronickej vyhodnocovacej jednotky 7, v ktorej sa na základe znalosti závislosti vzdialenosti osí optických vlákien 2a a 2b od osi piestu 3 a závislosti zmeny fázy od veľkosti pôsobiacej sily určí veľkosť a miesto pôsobeniavonkajšejsily.The intensity of the light at the output of the optical fiber circulators 9 is the intensity of the interference of the waves reflected at the front of the optical fibers 2a and 2b through which light enters the fibers 2a and 2b and at their end, thus providing information on the change in their length caused by an external force. The electrical signal from the detectors 5 is fed by coaxial cables 6 to an electronic evaluation unit 7, in which the magnitude and location of the external force are determined on the basis of knowledge of the distance between the optical fiber axes 2a and 2b from the piston axis 3 and the phase change from the magnitude of the applied force.

Intenzita interferenčného signálu je monotónnou funkciou fázového rozdielu iba v rozsahu π, ktorá zodpovedá zmene dĺžky optického vlákna 2 o polovicu vlnovej dĺžky použitého svetla. Z toho vyplýva jednak vysoká citlivosť systému, ale i jeho malý rozsah. Avšak pri použití dostatočne rýchleho detekčného systému je pri monotónne narastajúcej a monotónne zanikajúcej sile možné z časového priebehu signálu získaného v priebehu pôsobenia vonkajšej sily určiť jej veľkosť. Jej určenie je možné, pretože z počtu periód zaznamenaných signálov možno určiť, koľkokrát sa fáza signálu zmenila o hodnotu 2π a tak určiť zmenu fázy a tým i veľkosť sily vo veľkom rozsahu a s veľkou presnosťou. Takto systém umožňuje spojenie vysokej citlivosti a veľkého rozsahu oblasti, v ktorej samôže veľkosťsily a miesto jej pôsobenia určovať.The intensity of the interference signal is a monotonic function of the phase difference only in the range π, which corresponds to a change in the length of the optical fiber 2 by half the wavelength of the light used. This results in both the high sensitivity of the system and its small range. However, with the use of a sufficiently fast detection system, it is possible to determine its magnitude from the time course of the signal obtained during the action of an external force with a monotonically increasing and monotonically decreasing force. Its determination is possible because from the number of periods of recorded signals it is possible to determine how many times the phase of the signal has changed by the value 2π and thus determine the phase change and thus the magnitude of the force in a large range and with great accuracy. In this way, the system makes it possible to combine a high sensitivity and a large range of areas in which the magnitudes and the place of action can be determined.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Snímač pozostávajúci z viacerých optických prostredí s odlišnou závislosťou parametrov od miesta pôsobenia sily je možné využiť na určovanie veľkosti a miesta pôsobiacej sily, čo môže nájsť využitie v merač ej a senzorovej technike, napríklad pre váženie pohybujúcich sa vozidiel, ako i pri kontrole rovnomerného rozloženia hmotnosti nákladu vozidiel.A sensor consisting of several optical environments with different dependence of parameters on the place of force can be used to determine the magnitude and place of force, which can find use in measuring and sensor technology, such as weighing moving vehicles and checking uniform weight distribution. cargo of vehicles.

S K 52-2019 Α3S K 52-2019 Α3

Zoznam vzťahových značiekList of reference marks

- zdroje lineárne polarizovaného monochromatického svetla- sources of linearly polarized monochromatic light

- optické prostredia- optical environment

2a - optické vlákno2a - optical fiber

2b - optické vlákno2b - optical fiber

-piesty-pistons

3a -piest3a -piest

3b - piest3b - piston

4 - puzdro4 - case

- detektory polarizačnej roviny- polarization plane detectors

-koaxiálne káble-coaxial cables

- elektronická vyhodnocovaciajednotka- electronic evaluation unit

- optické vláknové cirkulátory- optical fiber circulators

10 - tenká vrstva pružného materiálu10 - a thin layer of flexible material

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Snímač veľkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily, pozostávajúci z dvoch alebo viacerých optických prostredí (2), piesta (3) prenášajúceho vonkajšiu pôsobiacu silu súčasne na optické prostredia (2), puzdra (4), 5 v ktorom sú optické prostredia (2) uložené, pričom piest (3) je s puzdrom (4) spojený tenkou vrstvou pružného materiálu (10), vyznačujúci sa tým, že optické prostredia (2) sú umiestnené tak, že vzdialenosť ich osí od osi piesta (3) je závislá od súradnice meranej pozdĺž osi snímača.An external force magnitude and location sensor, comprising two or more optical media (2), a piston (3) transmitting an external force simultaneously to the optical environment (2), a housing (4), 5 in which the optical media (2) are present. ), the piston (3) being connected to the housing (4) by a thin layer of resilient material (10), characterized in that the optical media (2) are arranged such that the distance of their axes from the axis of the piston (3) depends on coordinates measured along the axis of the sensor. 2. Snímač veľkosti a miesta pôsobenia vonkajšej sily, pozostávajúci z dvoch alebo viacerých optických prostredí (2), deleného piesta (3) prenášajúceho vonkajšiu pôsobiacu silu na optické prostredia (2), puzdra 10 (4), v ktorom sú optické prostredia (2) uložené, pričom piest (3) je s puzdrom (4) spojený tenkou vrstvou pružného materiálu (10), vyznačujúci sa tým, že optické prostredia (2) sú umiestnené pod deleným piestom (3), deleným na minimálne dve časti (3a, 3b), ktorých šírka je závislá od súradnice meranej pozdĺž osi snímača.An external force magnitude and location sensor, comprising two or more optical media (2), a split piston (3) transmitting an external force to the optical environment (2), a housing 10 (4) in which the optical media (2) are located. ), the piston (3) being connected to the housing (4) by a thin layer of resilient material (10), characterized in that the optical media (2) are located below a divided piston (3) divided into at least two parts (3a, 3b), the width of which depends on the coordinate measured along the axis of the sensor.
SK52-2019A 2019-05-17 2019-05-17 Sensor of the size and acting location of the external force SK289078B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK52-2019A SK289078B6 (en) 2019-05-17 2019-05-17 Sensor of the size and acting location of the external force

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK52-2019A SK289078B6 (en) 2019-05-17 2019-05-17 Sensor of the size and acting location of the external force

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK522019A3 true SK522019A3 (en) 2020-12-02
SK289078B6 SK289078B6 (en) 2023-06-14

Family

ID=73643378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK52-2019A SK289078B6 (en) 2019-05-17 2019-05-17 Sensor of the size and acting location of the external force

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK289078B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK289078B6 (en) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6285446B1 (en) Distributed sensing system
CN101087989A (en) Embeddable polarimetric fiber optic sensor and method for monitoring of structures
US4717253A (en) Optical strain gauge
US5812251A (en) Electro-optic strain gages and transducer
US4891511A (en) Fiber optic microbend sensor with braided fibers
JPS6166936A (en) Optical, electrical and mechanical device for measuring physical parameter
Li et al. Reflectivity and illuminating power compensation for optical fibre vibrometer
Cockshott et al. Compensation of an optical fibre reflective sensor
SK522019A3 (en) Sensor of the size and acting location of the external force
US3994584A (en) Diffractographic and other sensors utilizing diffraction waves
US6567174B1 (en) Optical accelerometer and its use to measure acceleration
Kishore et al. Fiber optic vibration sensors
SK422019A3 (en) Optical sensor of the magnitude and operation place of external force
US3813166A (en) Optical displacement indicator
Binu et al. Fibre optic target reflectivity sensor
Lin et al. Piezo-Optical Active Sensing With PWAS And FBG Sensors For Structural Health Monitoring
Thursby et al. Comparison of point and integrated fiber optic sensing techniques for ultrasound detection and location of damage
EP0851210B1 (en) Non-contact strain meter
KR102590392B1 (en) Optical Fiber Distributed Sensing Device For Measuring Curvature
GB2166864A (en) Magnetometer
Murthy et al. Fiber optic displacement sensor
Murphy et al. Detection of acoustic emission location using optical fiber sensors
Gupta et al. Automated vehicle detection using optical fiber communication
Lo et al. In-fiber Doppler velocimeter for velocity measurements of moving surfaces
KR101617729B1 (en) Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof