SU1277733A1

SU1277733A1 - Fibe-optics measuring device

Info

Publication number: SU1277733A1
Application number: SU853874675A
Authority: SU
Inventors: М.И. Ермохин
Original assignee: Предприятие П/Я А-3390
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1991-05-30

Description

(21) 3874675/10(21) 3874675/10

(46) 30.05.91. Бюл. № 20 (22) 29.03.85 (72) М.И. Ермохин(46) 05.30.91. Bul № 20 (22) 03/29/85 (72) M.I. Ermokhin

(53) 531.781(088.8)(53) 531.781 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР 225464, кл. G 01 В П/ОО, 1967.(56) USSR author's certificate 225464, cl. G 01 V P / OO, 1967.

Бесконтактные измерители параметров вибраций. Экспресс-информаци Контрольно-измерительна техника 4, 1981.Non-contact vibration meter. Express Information Test Equipment 4, 1981.

Данилов А.А. Точное приборостроение . Л.: Машиностроение, 1979, с. 58-63.Danilov A.A. Precise instrument making. L .: Mechanical Engineering, 1979, p. 58-63.

(54)(57) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно расположенные оптоэлектронный приемопередающий модуль включающий излучатель и фотодетектор , оптический кабель, состо вши из передающего и приемного световодов, сопр женных оптически с излучателем и фотодетектором, измерительный преобразователь с закрепленными на нем выходными торцами передающего и приемкого световодов и обращенный к ним отражатель, отличающеес тем, что, с целью расширени диапазона измерений и повьпиени точности , в измерительном преобразователе между торцами световодов и отражателем установлен дополнительный световод, а в оптоэлектроннын приемопередающий модуль введены задающий генератор, пиковый детектор, вычислитель , измерительный детектор, полосовой фильтр, причем задающий генератор соединен с излучателем, вход пикового детектора - с выходом фотоприемника , выход - с первым входом вьиислител , вход измерительного детектора соединен через полосовой Фильтр с выходом фотодетектора, выход - с вторым входом вычислител ,, выход которого вл етс выходом устройства . Волоконно-оптическое измерительное устройство предназначено дл из мерени физических величин и может быть использовано в измерительно-ин формационных и управл ющих системах Целью изобретени вл етс расши эение диапазона измерений и повышеше точности. На чертеже представлена структур на схема волоконно-оптического измерительного устройства. Волоконно-оптическое измерительное устройство состоит из последова тельно соединенных оптоэлекТррнного приемопередающего модул 1, который включает задающий генератор 2, соединенный с излучателем 3, фотодетек тор 4, соединенный с пиковым детектором 5 и полосовым фильтром 6, а также измерительный детектор 7 и вычислитель 8, оптического кабел 9 включающего передающий и приемный световоды 10 и П и измерительного преобразовател 12, содержащего последовательно соединенные выходной и входной концы передающего и прием ного световодов, дополйительный свет вод 13 и отражатель 14. Кроме того, в оптоэлектронном приемопередающем модуле 1 выход пикового детектора 5 и измерительного детектора 7 подключены к двум входа вычислител 8 и выход полосового фильтра 6 соединен со входом измери тельного детектора 7. При этом выхо вычислител вл етс выходом всего устройства. Работает устройствоследующим образом. Задающий генератор 2 генерирует последовательность электрических импульсов типа меандр с частотой, определйемоп выражением э.г. где V скорость распрост группова ранени излучени во вспомогательном световоде; 1 - длина вспомогательного световода . Излучение излучател 3, промодулированное по амплитуде в соответст вии с сигналом задающего генератора 2, проходит по передающему световод 10, вспомогательному световоду 13, отражаетс от отражател 14, проходит в обратном направлении дополнитепьньй световод 13, распростран ет с по приемному световоду II и де3 дектируетс фотодетектором 4, образу измерительный сигнал U,. Часть излучени , подводимого к дополнительному световоду 13, отражаетс от его выходного торца, также распростран етс по приемному световоду П, детектируетс фотодетектором 4, образу опорный сигнал Van; При воздействии на отражатель 14 силы, пропорциональной измер емой физической величине, на выходе фотодетектора по вл етс измерительный сигнал U. Под воздействием измер емой физической величины в соответствии с ее законом измен етс измери- ; тельный сигнал Uj. При этом на опорный сигнал и измер емое усилие вли ни не оказывает. За счет задержки излучени в дополнительном световоде 13, равной половине периода сигнала задающего генератора, измерительный и опорньгй сигналы оказываютс в противофазе. Полосовой фильтр 6 выдел ет переменную составл ющую . При этом полосовой фильтр должен иметь центральную частоту пропускани , равную частоте задающего генератора , , Полоса пропускани полосовогй фильтра (п) не должна быть меньще удвоенного значени верхней частоты спек- тра (F.) измерительного сигнала U. то есть R, В измерителе обеспечиваетс уело- вие путем изменени зазора между торцами оптического кабел 9 и дополнительного световода I3 или изменением коэффициента пропускани дополнительного световода 13, либо подбором коэффициента отражени зеркала 14. В этом случае на выходе пикового детектора формируетс посто нный «сигнал, равный U К и, , а на выходе измерительного и,К(Ц, и ), где К и К - посто нные коэффициенты преобразовани соответственно пикового и измерительного детекторов . Вычислительное устройство обеспечивает вычисление измер емой величины F по алгоритму Y-v ( LL.. S u . где К - калибровочный коэффициент; Нестабильность мопшости излучател , затухание световода и чувствительности будут приводить одновременно к пропорциональному изменению сигналов на выходе пикового и измери тельного детекторов. Однако, в силу того, что при вычислении используетс отношение этих сигналов, указанные нестабильности не измен ют значение этого отношени и, следователь но, не внос т соответствующей погреш нести измерени . 334 Кроме того, введение дополнительного световода сводит к минимуму потери в измерительном преобразователе, Так, при минимальном зазоре между отражатапем и дополнительным световодом практически вс отраженна з 1ерги возвращаетс в обратном напраилении , что уменьшает потери и приводит к увеличению отношени сигнал/шум и, следовательно, позвол ет расширить диапазон измерений и повысить точнос.ть.(54) (57) FIBER-OPTICAL MEASURING DEVICE, containing successively located optoelectronic transceiver module including a transmitter and a photodetector, an optical cable, consisting of transmitting and receiving fibers, optically coupled to the transmitter and a photodetector, a measuring transducer with attached outlets the transmitting and receiving fibers and the reflector facing them, characterized in that, in order to extend the measurement range and to increase the accuracy in the measuring between the ends of the optical fibers and the reflector, an additional optical fiber is installed, and the optoelectronic transceiver module has a master oscillator, a peak detector, a calculator, a measurement detector, a band-pass filter, the master oscillator connected to the emitter, the peak detector input - with the photodetector output, the output - with the first input the detector, the input of the measuring detector is connected via a band-pass filter with the output of a photodetector, the output is connected to the second input of the calculator, the output of which is the output of the device roystva A fiber-optic measuring device is intended for measuring physical quantities and can be used in measuring-informational and control systems. The aim of the invention is to expand the measurement range and increase accuracy. The drawing shows the structures on the diagram of a fiber-optic measuring device. The fiber-optic measuring device consists of series-connected optoelectric transceiver module 1, which includes a master oscillator 2 connected to the radiator 3, a photodetector 4 connected to a peak detector 5 and a band-pass filter 6, and also the measuring detector 7 and the transmitter 8, an optical detector cable 9 includes transmitting and receiving optical fibers 10 and P and measuring transducer 12 containing serially connected output and input ends of transmitting and receiving optical fibers, in addition The objective light of water 13 and the reflector 14. In addition, in the optoelectronic transceiver module 1, the output of the peak detector 5 and the measuring detector 7 are connected to two inputs of the calculator 8 and the output of the band-pass filter 6 is connected to the input of the measuring detector 7. In this case, the output of the calculator is the output the entire device. Works device as follows. The master oscillator 2 generates a sequence of electric pulses of the type of a square wave with a frequency determined by the expression e.g. where V is the rate of propagation of group wound radiation in the auxiliary fiber; 1 - the length of the auxiliary fiber. The radiation of the emitter 3, modulated by amplitude in accordance with the signal of the driving oscillator 2, passes through the transmitting light guide 10, the auxiliary light guide 13, reflects from the reflector 14, travels in the opposite direction to the additional light guide 13, spreads out through the receiving light guide II and detects the photodetector 4 to form a measuring signal U ,. The part of the radiation supplied to the additional light guide 13, reflected from its output end, also propagates through the receiving light fiber P, detected by the photodetector 4, forming the reference signal Van; When a reflector 14 is subjected to a force proportional to the measured physical quantity, a measuring signal U appears at the output of the photodetector. Under the influence of the measured physical quantity, in accordance with its law, the measured-; Target signal Uj. In this case, the reference signal and the measured force have no effect. Due to the delay of radiation in the additional light guide 13, which is equal to half the period of the signal of the master oscillator, the measurement and reference signals are in antiphase. Band-pass filter 6 selects the variable component. In this case, the bandpass filter must have a center frequency of the transmission equal to the frequency of the master oscillator. The band pass filter bandwidth (n) must not be less than twice the upper frequency of the spectrum (F.) of the measuring signal U. that is, R, Meter - either by changing the gap between the ends of the optical cable 9 and the additional light guide I3, or by changing the transmittance of the additional light guide 13, or by selecting the reflection coefficient of the mirror 14. In this case, the output peak is detector formed constant "signal equal to K and U, and the output of the measuring and K (L,), where R and R - permanent conversion coefficients, respectively, and measuring the peak detectors. The computing device provides the calculation of the measured value of F according to the algorithm Yv (LL .. S u. Where K is the calibration factor; Instability of the transmitter, attenuation of the fiber and sensitivity will simultaneously lead to a proportional change in the signals at the output of the peak and measuring detectors. However, because the ratio of these signals is used in the calculation, the indicated instabilities do not change the value of this ratio and, therefore, do not introduce the corresponding error to carry out the measurements. 334 K Moreover, the introduction of an additional fiber minimizes the losses in the measuring transducer. Thus, with a minimum gap between the reflectance and the additional fiber, almost completely reflected from the wave returns in the opposite direction, which reduces losses and leads to an increase in the signal-to-noise ratio and, therefore, allows Do not extend the measurement range and increase the accuracy.