Claims (1)
Проход т в обратном направлении по световоду 11 в ответвитель 10 на фотоприемнкк 5, в котором их огибающа преобразуетс в электрический сигнал с последующим усилением. Электрические сигналы с выхода фотоприемника 5 подаютс на вход селектора 7, в котором сигналы, соответствующие огибающим излучений излучателей 1-3, раздел ютс на его отдельные выходы. Под воздействием измер емой физической величины в чувствительных элементах 15, 17 происходит пропорциональное наведение двойного лучепреломпени , что приводит к амплитудной модул уии излучений , прошедших в обратном направлении пол ризационный фильтр 14. Сигналы с выхода фотоприемника 6 подаютс на вход селектора 8, в котором они раздел ютс по трем его выходам. В вычислительном устройстве 12 напр жени , подаваемые с выходов селектора 7 и 8, преобразуютс в цифровые коды. 1 ил. Изобретение предназначено дл использовани в измерительно-информационных и управл ющих комплексах дл контрол физических величин (темпера туры, перемещений и др.). Целью изобретени вл етс уменьшение погрешности и расширение диапазона измерени . На чертеже представлена функциональна схема волоконно-оптической системы измерени физических величин. Волоконно-оптическа система измерени физических величин состоит Из первого, второго и третьего излучателей 1-3, соединенных входами с выходами задающего генератора А у основного и дополнительного фотоприемников 5, 6, подключенных ко входам основного и дополнительного селекторов сигналов 7, 85 смесител излучений 9д К трем входам которого ПОДКЛЕО ченьа излучатели 1-3,, направленного ответвит ел излуче.ний 10, к которому подключены выходом смеситель излучений 9 и входами световод II., -а такжа основной и дополнительный фотоприемники 5, 6„ Кроме того, система включае вычислительное устройство 12., входьз которого соединены с выходами се актороБ 7, 8, и установленные последовательно q выходным кольцом светодиода 11 коллиматор 13, пол ризационньШ фильтр 14, первый чувствитепьньй злемент 15, первый светофильтр 16, второй чувствительньй элемент 17, второй светофильтр 18, призменный. уголковый отражатель 19. Управл ющие входы основного и дополнительного селекторов сигналов 7, 8 соединены с выходами задающего генератора 4, выход вычислительного уст ройства 12 вл етс выходом всей сис темы. Измер ема физическа величи .на F приложена к обоим чувствительным элементам 15, 17. При этом рабо чие длины волн излучений Л, Л, Л излучателей 1,2, 3 различны, первый светофильтр 16 вл етс пропускающим ДПЯ Л, , A, и отражающим дл , a второй светофильтр 18 - пропускающим дл Л и отражающим дл Л, . Система работает следующим образом Излучени излучателей 1-3 модулируютс различающимис по частоте или фазе сигналами задающего генератора 4 и объедин ютс в смесИ-теле 9. Часть энергии излучений проходит через направленный ответвитель 10 к светооду 11, а часть ответвл етс к доолнительному фотоприемнику 6, Излуени проход т по световоду 11, через оллиматор 13, пол ризационный фильтр 14, первьй чувствительный элемент 15. ервым светофильтром 16 излучение с длиной волны , отражаетс , а с линами волн Д и Д, пропускаетс . злучени с Л и Д проход т второй чувствительный злемент 17. Вторым светофильтром излучение с длиной волны 1 отражаетс . Излучение с длиной йолны Лj проходит через второй светофильтр 18 и отражаетс призменным уголковым отражателем 19, приобрета дополнительный сдвиг фазь о в обратном направлении. Излучени проход т в обратном направлении по световоду 11 и направл ютс направленным ответвителем 10 на основной фотоприемник 5, в котором их огибающа преобразуетс в электрический сигнал с последующим усилением. Электрические сигналы с выхода основного фотоприемника 5 подаютс на вход основного , селектора 5, в котором сигналы, со- . ответствующие огибающим.излучений первого, второго и третьего излучателей 1, 2, 3, раздел етс на его отдельные выходы. Под воздействием измер емой физической величины F в чувствительных элементах 15, 17 происходит пропорциональное наведение двойного лучепреломлени , что приводит к амплитудной модул ции излучений , прошедших в обратном направлении пол ризационный фильтр 14, При этом напр жени сигналов на выходах основного селектора 7 записываютс в виде (,(t)+P,(t)-So(t)-K(t).cos2 ™ ) U. U(t)+Pj(t) LiE + if.l )-Cos2 boa 2 J (t)+Pj(t)-S,(t)-K(t)Cos2 , где Uo(t) - напр жение аддитивной помехи; P(t); PzCt); P,(t) значени мощности соответственно первого, второго и .третьего-излучателей; коэффициент преобразов ни основного фотоприемника; K(.(t) - коэффициент передачи световода} значение измер емой фи зической величины; - значение измер емой фи зической величины, рав ное периоду амплитудно характеристики пьезооптического преобразов тел дл излучений соответственно с длинами волн Л ; Л ; Л I tfj, - фазовый сдвиг призменного уголкового отражател . Сигналы с выхода вспомогательног фотоприемника 6 подаютс на вход до полнительного селектора 8, в которо они раздел ютс по трем его выходам Напр жени на выходах дополнительно го селектора 8 опись ваютс выражени ми и s(t)p, (t), Us S.(t)P,,(t), Ug (t)p5(t), где (t) - коэффициент преобразова ни дополнительного фотоприемника . Оба селектора 7, 8 управл ютс п управл ющим входам от задающего генератора 4. . Совмес тное решение системы уравн ний (1) и (2) имеет следующий вид: Hi(U,-U,)(1-Cosf J)- У1(и,-и,)х. x(1-Sin iS SinVCos i Cos,) 3 ог«2 2л F + (Uj-U,) (1+Cos--) 0, 01 При призменном уголковом отражателе , внос щем фазовый сдвиг уравнение (3) упроститс и. i(u,-u,)cucosi-i)- ,Чи,-и,)(1 7 Фазовьп сдвиг f может достигатьс , например, при вылолненгш уголкового отражател из материала- с коэффициентом преломлени п 1,55, Вычислительное устройство численным методом обеспечивает решение уравнени (3) относительно измер емой физической величины F. При этом значени посто нных Fj, , Fpj , FO, определ етс при калибройке и завод тс в виде констант в вычислительное устройство, . Формула изобретени Волоконно-оптическа система, измерени физических величин содержаща первый и второй излучатели, соединенные входами с выходами генератора , основной и дополнительный фотоприемники , световод, пол ризатщон ный фильтр и чувствительный элемент, отличающа с тем, что, ci целью уменьшени погрешности и расширени диапазона измерени , в нее введены третий излучатель, смеситель излучений, соединенньй трем входами с первым, вторым и третьим излучател ми , направленный ответвитель излучений , соединенный с выходом смесител излучений, световодом, основным и дополнительным фотоприемниками, а также вычислительное устройство, основной и дополнительный селекторы сигналов, соединенные входами с выходами соответствую1дих фотоприемников и выходами - со сходами вычислительного устройства, а управл ющими вхо-дами - с выходами задающего генератора , коллиматор, установленной между выходным концом световода и пол ризационным фильтром, последовательно расположенные за чувствительным элементом первый светофильтр, вьтолненный прозрачным дл излучений первого и второго излучател и отражающий излучение третьего излучател 8 второй чувствительный элемент, второй светофильтр, выполненный прозрачным дл излучени второго излучател и oтpaжaющJiм излучение третьего излучател , и призменный уголковый отражатель , причем первый чувствительный элемент расположен за пол риза- ционным фильтром, а выход вычислительного устройства вл етс выходом всей системы.Pass in the opposite direction through the fiber 11 to the coupler 10 to the photo-detectors 5, in which their envelope is converted into an electrical signal with subsequent amplification. Electrical signals from the output of the photodetector 5 are supplied to the input of the selector 7, in which the signals corresponding to the envelopes of the radiation emitters 1-3 are divided into its individual outputs. Under the influence of a measured physical quantity, in sensitive elements 15, 17 proportional guidance of a double luminous refraction occurs, which leads to an amplitude modulation of the radiation transmitted in the opposite direction by the polarization filter 14. Signals from the output of the photodetector 6 are fed to the input of the selector 8, in which they are divided three exits. In the computing device 12, the voltages supplied from the outputs of the selector 7 and 8 are converted into digital codes. 1 il. The invention is intended for use in measurement information and control complexes for monitoring physical quantities (temperature, displacements, etc.). The aim of the invention is to reduce the error and extend the measurement range. The drawing shows a functional diagram of a fiber-optic system for measuring physical quantities. Fiber-optical system of measurement of physical quantities consists of the first, second and third emitters 1-3, connected by inputs to the outputs of the master oscillator A of the primary and secondary photodetectors 5, 6 connected to the inputs of the primary and secondary selectors of signals 7, 85 of the 9d radiation mixer three inputs of which CONNECTION emitters 1-3, of a directional branch, ate 10, to which the radiation mixer 9 is connected and the light guide II., are the main and additional photodetectors 5, 6 "Cr Moreover, the system turns on computing device 12., the input of which is connected to the outputs of the actorB 7, 8, and installed in series q with the output ring of LED 11, collimator 13, polarization filter 14, the first sensor element 15, the first light filter 16, the second sensor 17 , the second light filter 18, prism. corner reflector 19. The control inputs of the main and auxiliary signal selectors 7, 8 are connected to the outputs of the master oscillator 4, the output of the computing device 12 is the output of the entire system. The measured physical magnitude on F is applied to both sensitive elements 15, 17. In this case, the working wavelengths of the radiations L, L, L of the emitters 1,2, 3 are different, the first light filter 16 is transmissive DLA, A, and reflective For, and the second light filter 18 is transmissive for L and reflective for L,. The system works as follows. Radiators of emitters 1-3 are modulated by signals of master oscillator 4 that differ in frequency or phase and are combined in a mixer-body 9. Part of the radiation energy passes through directional coupler 10 to light-emitting diode 11, and part branch to additional photodetector 6, Radiation passes through the optical fiber 11, through the ollimator 13, the polarization filter 14, the first sensitive element 15. The first light filter 16 emits radiation with a wavelength, and with the wavelengths D and D, is transmitted. A second sensitive element passes through the A and D rays. A second light filter emits a wavelength of 1. Radiation with a wavelength Lj passes through the second light filter 18 and is reflected by a prism corner reflector 19, acquiring an additional phase shift in the opposite direction. The radiation travels in the opposite direction along the fiber 11 and is directed by a directional coupler 10 to the main photodetector 5, in which their envelope is converted into an electrical signal, followed by amplification. Electrical signals from the output of the main photodetector 5 are fed to the input of the main selector 5, in which the signals, co. corresponding to the envelope of the radiation of the first, second and third emitters 1, 2, 3, is divided into its individual outputs. Under the influence of the measured physical quantity F in the sensitive elements 15, 17 proportional induction of birefringence occurs, which leads to amplitude modulation of the radiation transmitted in the opposite direction by the polarization filter 14. The voltage of the signals at the outputs of the main selector 7 is written as ( , (t) + P, (t) -So (t) -K (t) .cos2 ™) U. U (t) + Pj (t) LiE + if.l) -Cos2 boa 2 J (t) + Pj (t) -S, (t) -K (t) Cos2, where Uo (t) is the additive disturbance voltage; P (t); PzCt); P, (t) power values of the first, second and third emitters, respectively; the conversion factor of the main photodetector; K (. (T) is the coefficient of transmission of the optical fiber} the value of the measured physical quantity; is the value of the measured physical quantity equal to the period of the amplitude characteristics of the piezooptic transducer for radiation, respectively, with wavelengths Л; Л; Л I tfj, - phase shift of the prism corner reflector. The signals from the output of the auxiliary photodetector 6 are fed to the input of the additional selector 8, in which they are separated by three of its outputs. Voltages at the outputs of the additional selector 8 are described by the expressions and s (t) p, (t) , Us S. (t) P ,, (t ), Ug (t) p5 (t), where (t) is the conversion coefficient of the additional photodetector. Both selectors 7, 8 control the n control inputs from the master oscillator 4. The combined solution of the equation system (1) and ( 2) has the following form: Hi (U, -U,) (1-Cosf J) - U1 (and, -i,) x.x (1-Sin iS SinVCos i Cos,) 3 og "2 2l F + ( Uj-U,) (1 + Cos--) 0, 01 With a prism corner reflector introducing a phase shift, equation (3) is simplified and .i (u, -u,) cucosi-i), Chi, -i, ) (1 7 Phase shift f can be achieved, for example, when a corner reflector is made of a material - with a refractive index of 1.55, Computing devices It provides a numerical method of Equation (3) The decision as to the measured physical quantity F. When this value permanent Fj,, Fpj, FO, is determined at the factory and are kalibroyke as constants in the computing device. Fiber Optic System, measurement of physical quantities, containing first and second emitters connected by inputs to generator outputs, primary and secondary photodetectors, light guide, polarizing filter and sensitive element, in order to reduce error and extend the range measurements, a third radiator, a radiation mixer, connected by three inputs to the first, second and third radiators, a directional radiation coupler connected to the output are mixed in l of radiation, light guide, primary and secondary photodetectors, as well as a computing device, primary and secondary signal selectors connected by inputs to the outputs of the corresponding photoreceivers and outputs to the outputs of the computing device, and to the outputs of the master oscillator, the collimator installed between the output end of the fiber and the polarization filter, successively positioned behind the sensitive element, the first light filter is transparent to radiation the second emitter and the second radiation element reflecting radiation of the third emitter 8, the second light filter made transparent for emitting the second emitter and reflecting radiation of the third emitter, and a prism corner reflector, the first sensitive element being located behind the polarization filter, and the output of the computing device The output of the entire system.
fc «i Clfc "i Cl
«5 «5 "5" 5
titi