SU1416862A1 - Оптический датчик дл измерени линейных смещений объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к средствам измерени  линейных смещений, и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин , изменение которых во времени непосредственно или опосредованно вызывает соответствующие смещени  физических тел или их поверхностей. Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и повышение чувствительности датчика за счет исключени  необходимости использовани  второго волновода и увеличени  зависимости интенсивности вводимого в волновод излучени , от перемещени  отражател  вследствие реализации взаимодействи  сфокусированного сход щегос  пучка света со структурой входного торца волновода. Распростран ющеес  по волноводу 1 оптическое излучение отражаетс  отражателем 2, фокусируетс  обратно в волновод 1 и далее используетс  как информативный сигнал. При по влении соосных волноводу 1 смещений оптического сферического отражател  2 часть излучени , вводима  в волновод 1, измен етс  за счет пространственной фильтрации пучка излучени  на торце волновода 1, вследствие чего реализуетс  модул ци  интенсивности излучени , вводимого в волновод I. Выполнение услови  0/К 2/д/1/(N А)--1 св зывающего радиус R кривизны и диаметр D отражател  2 с числовой апертурой N А волновода I, обеспечивает их согласование, т.е. полный ввод 100% излучени  обратно в волновод 1 при крайнем правом положении отражател  2. Таким образом, при этом условии реализуетс  максимальное использование световой энергии и максимальна  чувствительность датчика, т. к. по существу при любом смещении отражател  2 относительно крайнего положени  осуществл етс  максимально возможна  модул ци  интенсивности . 1 ил. I сл 05 00 а ГС

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к средствам измерени  линейных смещений, и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин , изменение которых во времени непосредственно или опосредованно вызывает соответствующие смещени  физических тел или их поверхностей.

Цель изобретени  - -упрощение конструкции и повыщение чувствительности датчика за счет исключени  необходимости использовани  второго волновода и увеличени  зависимости интенсивности вводимого в волновод излучени  от перемещени  отражател  вследствие реализации взаимодействи  сфокусированного сход щегос  пучка света со структурой входного торца волновода.

На чертеже изображена принципиальна  схема оптического датчика дл  измерени  линейных смещений объекта.

Датчик содержит диэлектрический волновод 1, оптически св занный со сферическим отражателем 2, установленным соосно с волноводом 1.

Датчик работает следующим образом.

Распростран ющеес  по волноводу 1 оптическое излучение отражаетс  отражателем 2, фокусируетс  обратно в волновод 1 и далее используетс  как информативный сигнал. При по влении соосных волноводу 1 смещений оптического сферического отражател  2 часть излучени , вводима  в водновод 1, измен етс  за счет пространственной фильтрации пучка излучени  на торце волновода 1, вследствие чего реализуетс  модул ци  интенсивности излучени , вводимого в волновод 1. Выполнение услови 

Р К

св зывающего радиус R кривизны и диаметр D отражател  2 с числовой апертурой N А волновода 1, обеспечивает их согласование, т. е. полный ввод 100% излучени  обратно в волновод 1 при крайнем правом положении отражател  2. Таким образом, при этом условии реализуетс  максимальное использо

ванне световой энергии и максимальна  чувствительность датчика, так как при любом смещении отражател  2 относительно крайнего положени  осуществл етс  максимально возможна  модул ци  интенсивности. При измерении смещений вида

(t)S2;Si 0, , где x(t) - закон смещени  относительно исходного положени ,

отражатель 2 следует изначально устанавливать на рассто нии S от торца волновода 1, определ емом из услови 

R(R S.)rjр

R-2S.

где а - радиус сердцевины волновода; Sm - наименьшее из чисел Si, 82.

Это условие обеспечивает достижение максимального ввода излучени  при экстремальном значении смещени , т. е. макси- мальную модул цию интенсивности возбуждаемого в волноводе 1 излучени .

Датчик может быть использован дл  измерени  собственно смещений, вибраций, а также акустических,колебаний и изменений давлени , ускорени , температуры и других физических величин, если эти изменени  могут быть преобразованы в смещени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Оптический датчик дл  измерени  линейных смещений объекта, содержащий оптически св занные диэлектрический волновод и отражатель, св зываемый с контролируемым объектом, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  чувствительности датчика, отражатель выполнен сферическим и установлен соосно с волноводом, а рабочий диаметр D отражател  св зан с радиусом R его кривизны соотношением

   где NA - числова  апертура волновода.