SU1454055A1 - Волоконно-оптическа система измерени давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и позвол ет повысить точность измерени  давлени  при дистанционном контроле параметров объектов за счет расширени  полосы пропускани  и повышени  устойчивости к внешним воздействи м. Дл  этого, нар ду с источником питани  1, излучателем 2, передающим световодом 3, коллиматором 4, чувствительным элементом 8, приемным световодом 14, фотодетектором с усилителем 15 и устройством делени  двух сигналов 26, волоконно-оптическа  система измерени  давлени  содержит основной 6 и дополнительный 7 пол ризаторы, отражатели 10 и 11, дополнительные коллиматор 5, приемный световод 16 и чувствительный элемент 9, а также первичный преобразователь 12, дополнительный преобразователь 13, дифференцирующее устройство 17, компаратор 18, измерители временных интервалов 19 и 20, вычитающие устройства 21,22, 23, сумматоры 24 и 25, второе устройство делени  27, масштабирующие преобразователи 28, 29, генератор 30, источник опорного напр жени  31, коммутатор 32, селектор 33 и устройство управлени  34. Основные и дополнительные элементы 6-11 образуют интерференционно-пол ризационные спектральные светофильтры, установленные последовательно по отношению к проход щему излучению, что позвол ет преобразовать измер емую величину в смещение спектра, и далее - в широтно-модулированный сигнал, не завис щий от затухани  в оптических элементах, аппаратных нелинейностей и вли ни  помех на результат измерени .

Description

. -Г.

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  дистанционного контрол  параметров объектов, в частности дл  измерени  давлени  или силы.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет расширени  полосы пропускани  и повыше- ни  устойчивости к внешним воздействи м .

На фиг.1 представлена Функциональна  схема системы; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс преобразовани  в устройстве.

Система содержит источник питани  1, излучатель ,2, передающий световод 3, основной и дополнительный коллиматоры 4 и 5 соответственно , пол ризаторы 6 и 7, чувствительные элементы 8 и 9, отражатели 10 и 11, первичный преобразователь

12давлени  в силу, преобразователь

13электрического сигнала в силу, приемный световод 14, фотодетектор

с усилителем 15, дополнительньй приемный световод 16, дифференцирующее устройство 17, компаратор 18, первый и второй измерители временных интервалов 19 и 20, первое, второе и третье вычитающие устройства 21, 22 и . 23, первый и второй сумматоры 24 и 25, первое и второе устройства делени  двух сигналов 26 и 27, первый и второй масштабирующие преобразователи электрических сигналов 28 и 29, . генератор пилообразного напр жени  30, источник опорного напр жени  31, коммутатор 32, селектор 33 электрических сигналов и устройство управлени  34,

Основной и дополнительный пол ризаторы 6 и 7, чувствительные эле- 8 и 9 и отражатели 10 и 11 установлены последовательно, соответственно , за основным и дополнительным коллиматорами 4 и 5, а дополнительный приемный световод 16 - между дополнительным коллиматором 5 и фотодетектором с усилителем 15. Кроме того, последовательно соединены: источник питани  1, излучатель 2, передающий световод 3, основной коллиматор 4 и приемный световод 14, дополнительный коллиматор 5, дополнительный приемный световод 16, фотодетектор с усилителем 15, дифференцирующее устройство 17, компаратор 18. Выход компаратора 18 соединен с входами первого и второго измерителей временных интервалов 19 и 20, выходы которых соединены с входами первого вычитающего устройства 21 и первого сумматора 24. Выходы первого вычитающего устройства 21 и первого сумматора 24 соединены с входами пер врго устройства делени  двух сигнало 26, выход которого соединен с входом

селектора 33 электрических сигналов, gg который деформирует дополнительный

Первый выход селектора 33 соединен с вторыми входами, а второй и третий выходы соответственно с первыми входами второго и третьего вычитающих

чувствительный элемент 9, измен   за счет пьезооптического эффекта егб коэффициент преломлени . Аналогично измер емое давление преобразу

5

0

устройств 22 и 23, выходы которых соединены с входами второго устройства делени  двух сигналов/27,. выход которого соединен с входом первого масштабирующего преобразовател  электрических сигналов 28, выход которого  вл етс  выходом всей системы. Генератор пилообразного напр жени  30 соединен с первыми входами коммутатора 32 и второго сумматора 25, а также с входом второго масштабирующего преобразовател  электрических сигналов 29 и с управл ющими входами первого и второго измерителей вре- ,. манных интервалов 19 и 20. Источник опорного напр жени  31 соединен с вторым входом второго сумматора 25, которого соединен с вторым входом коммутатора 32. Выход второго / масштабирующего преобразовател  элек- сигналов 29 соединен с третьим входом коммутатора 32, выход которого соединен с входом преобра- 5 зовател  13 .электрического сигнала в силу, выход которого соединен с дополнительным чувствительным элементом 9. Выход первичного преобразовател  12 давлени  в силу соединен с ocHOBHbw чувствительным элементом

8.Выход устройства управлени  34 соединен с управл к цими входами коммутатора . 32 и селектора 33.электри- . ческих сигналов.

Волоконно-оптическа  система измерени  давлени  работает следующим образом. Излучатель 2 генерирует излучение, которое проходит последовательно по передающему световоду

0 3 j в пр мом и обратном направлении через основные коллиматор 4, пол ризатор 6, чувствительный элемент 8, по основному приемному световоду 14, в пр мом и обратном направлении че5 рез дополнительные -коллиматор 5, пол ризатор 7, чувствительный элемент

9,по дополнительному приемному световоду 16 и подаетс  на фотодетвктор с усилителем 15. Цикл измерени  сосQ тоит из трех тактов. В первом такте сигнал треугольной формы с выхода генератора пилообразного напр жени  30 проходит через управл емый коммутатор 32 на преобразователь 13,

0

5

который деформирует дополнительный

чувствительный элемент 9, измен   за счет пьезооптического эффекта егб коэффициент преломлени . Аналогично измер емое давление преобразуМ

Редактор А.Кондрахина

Составитель И.Сумцов

Техред Н.Дидьос Корректор Л,Пата;й

Заказ 2666. 359 Подписное.

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ПСНТ СССР

113035, Носква, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Проиэводственногиэдатальск й комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарине,101

eiCfl в преобразователе 12 в силу и измен ет коэффициент преломлени  ос новного чувствительного элемента 8. Основные и дополнительные пол ризаторы 6, 7, чувствительные элементы 8, 9 и отражатели 10, 11 представл ют собой интерференционно- пол ризационные спектральные светофильтры По отношению к проход щему излучению основной и дополнительный интерференционно-пол ризационные светофильтры ,установлены последовательно Характер зависимости сигнала на выходе фотодетектора с усилителем.15 от изменени  показател  преломлени  представлен на фиг.2. Показатель преломлени  дополнительного чувствительного элемента 9 измен етс  по пилообразному закону. Управл емые от генератора пилообразного напр жени  30 измерители 19 и 20 измер ют соответственно временные интервалы между моментами времени первого Т - и второго Т, третьего Tj и четвертого. по счету изменени  знака сигнала за период колебани  генератора 30.

Во втором такте сигнал генератора 30 суммируетс  с напр жением источника 31 и результирующее напр жение проходит на выход коммутатора 32. В третьем такте на выход коммутатора 32 проходит сигнал генератора 30, измененный во втором масштабирующем преобразователе в К раз.

Сигналы с выходов селектора 33 обрабатываютс  в блоках 22, 23 и 27, а на выход системы результирующий сигнал подаетс  через масштабирукндий преобразователь 28 с коэффициентом передачи, устанавливаемым при калибровке .

Последовательна  схема соединени  интерференционно-пол ризационных фильтров позвол ет преобразовать измер емую величину в смещение спектра и, далее, в широтно-модулирован- ный сигнал, чт.о обеспечивает независимость результата измерени  от затухани  в оптических элементах и „высокую помехоустойчивость. Благодар  использованию трех тактов преобразовани , компенсируютс  аппаратные нелинейности, что позвол ет повысить точность измерений.

Форм у.л аизобретени 

Волоконно-оптическа  система измерени  давлени , содержаща  после

довательно соединенные источник пи- Та«и , излучатель, передающий световод , коллиматор, чувствительный элемент, приемный световод, фотодетектор с усилителем, а также содержаща  устройство делени  двух сиг 10

15

25

30

что, с Делью повышени  точности измерени  за счет расширени  полосы пропускани  и повышени  устойчивости к внешним воздействи м, она снабжена основным и дополнительным пол ризаторами , двум  отражател ми, дополнительными коллиматором, приемным световодом и чувствительным элементом , а также первичным преобразователем давлени  в силу, преобразователем электрического сигнала в силу, 20 дифференцирующим устройством, koMtta ратором, первым и вторьм измерител ми временных интервалов, первым, вторым и третьим вычитапщими устройствами , первым и вторым сумматорами . Вторым устройством делени  двух сигналов, пepвы и вторым мас- .штабирующими преобразовател ми электрических сигналов, генератором пилообразного напр жени , источником опорного напр жени , коммутатором, селектором электрических сигналов и устройством управлени , причем основные и дополнительные пол ризаторы, чувствительные элементы и отражатели установлены последовательно, соответственно , за основным и дополнительным коллиматорами, дополнитель - ный приемньй.световод установлен между дополнительным коллиматором и 0 фотодетектором с усилителем, первич- .ный преобразователь давлени  в силу соединен с основным чувствительным элементом, последовательно соединены фотодетектор с усилителем, дифферен- 5 Цирующее устройство и компаратор, выход к-оторогр соединен с входами первого и второго измерителей временных интервалов, соответствующие выходы которых соединены с входами первого вычитающего устройства и с входами первого сумматора, выходы первого вычитающего устройства и первого сумматора соединены с входа- ми первого устройства делени  двух g сигналов, выход которого соединен с входом селектора электрических сигналов , .первый выход которого соеди- нен с вторыми входами, а второй и третий выход соответственно с первы35

O

Claims (1)

1. Форму.ла изобретения

   Волоконно-оптическая система измерения давления, содержащая после-