SU1508170A1

SU1508170A1 - Оптико-волоконный термоанемометр

Info

Publication number: SU1508170A1
Application number: SU874276967A
Authority: SU
Inventors: Юрий Кириллович Евдокимов; Дмитрий Вадимович Погодин; Рустем Абузарович Гаянов; Александр Александрович Бормусов; Генадий Александрович Глебов; Александр Павлович Козлов
Original assignee: Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1989-09-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени скоростей жидкостей и газов. Целью изобретени вл етс повышение быстродействи . Излучение от источника 5 через оптический разветвитель 4 направл етс в волоконные световоды 2 и 3. В середине световода 2 выполнен чувствительный элемент 1 в виде участка с повышенными оптическими потер ми. Светова мощность частично поглощаетс этим участком и нагревает его. При помещении чувствительного элемента 1 в поток величина световой мощности, пропускаемой световодом 2, измен етс в зависимости от скорости потока, а светова мощность, пропускаема световодом 3, остаетс без изменени . Разность световых сигналов, регистрируемых фотоприемниками 6, 7, несет информацию о величине скорости потока и выдел етс дифференциальным усилителем 8. С помощью блока сравнени 9, источника опорных напр жений 11 и св зи выхода блока сравнени 9 с источником излучени 5 реализуетс схема термоанемометра посто нной температуры. Величина скорости потока регистрируетс регистратором 10, включенным в цепь обратной св зи. 3 ил.

Description

n

31508170

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в газодинамических и аэродинамических исследовани х,,

Цель изобретени - повышение быстродействи .

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого термоанемометра; на фиг.2 и 3 - различные варианты ис- IQ полнени источника излучени .

Оптико-волоконный термоанемометр содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виде локального участка волоконного световода 2 с повышен- 15 ными оптическими потер ми (при этом чувствительный элемент 1 расположен в центральной части волоконного световода 2) и волоконный световод 3, вл ющийс опорным. Входные концы 20 световодов 2 и 3 св заны через оптический разветвитель 4 с источником 5 излучени , выходные световодов 2, 3 соединены соответственно с фотокие неоднородности, вызывающие ослабление световой мощности на 30-40 Б, Они могут быть вызваны, например, микроизгибом локального участка волоконного световода или легированием атомов примеси в локальный участок световода. Так, изгибы световодов, начина с радиусов ,ц г(п + + п„) /а (г- радиус световода;

с

п - показатели преломлени

световедущей жилы и ее оболочки; d - числова апертура световода), привод к очень большому затуханию. При необходимости участок световода, содерж щий чувствительный элемент, удлин ют в обе стороны через оптические разъемы .

Оптико-волоконный термоанемометр работает следующим образом.

Источник 5 излучени генерирует световую мощность 2 в области инфра красного спектра (фиг,1). Светова

. ,

приемниками 6 и 7, Последние соедине- мощность раздел етс оптическим разны с входами дифференциального усилител 8, подключенного к первому входу блока 9 сравнени , выход которого соединен с регистратором 10 и источником 5 излучени , при этом вто рой вход блока 9 сравнени соединен с регулируемым источником 11 опорного напр жени (фиг,1). Источник 5 излучени составлен из усилител 12 мощности (фиг,2), соединенного с лазерным излучающим диодом 13, при этом вход усилител 12 мощности св зан с выходом , 9 сравнени и регистратором 10, а лазерный излучающий диод 13 св зан с оптическим разветвителем 4, Или источник 5 излучени может быть выполнен в виде лазерного излучакнцего диода 13, соединенного с входом оптического модул тора 14 (фиг,4), при этом выход оптического модул тора 14 св зан с оптическим разветвителем 4, а управ л к дий вход оптического модул тора 14 соединен с выходом блока 9 сравнени и регистратором 10,

( практически без потерь) и ре истри- руетс фотоприемником 7 как Р (опорна мощность) , Разность световых мощностей Р РО„ - РI,,,, поступающих на фотопрнемники 6 и 7, характеризует температуру чувствительного элемента 1, котора пропорциональна вькодному сигналу дифференциального усилител 8, Сигнал с выхода дифференциального усилител 8 сравниваетс по величине блоком 9 сравнени с опорным напр жением Uonj которое устанавливаетс при помощи блока 11 опорного напр жени . Выходной сигнал блока 9 сравнени управл ет мощностью источника излучени таким образом, чтобы температура чувствительного элемента 1 и , следовательно , величина сигнала на вьп1оде

При изготовлении чувствительного элемента в центральной части волоконного световода 2 диаметром 5- )0 мкм и длиною несколько сантиметров 55 дифференциального усилител 8 поддер- освобождают локальный участок свето- живались посто нными. Необходима вода длиною примерно 0,1-3 мм от за- температура нагрева чувствительного щитной пластмассовой оболочки и соз- элемента устанавливаетс при помощи дают на полученном участке оптичес- блока 11 опорного напр жени путем

кие неоднородности, вызывающие ослабление световой мощности на 30-40 Б, Они могут быть вызваны, например, микроизгибом локального участка волоконного световода или легированием атомов примеси в локальный участок световода. Так, изгибы световодов, начина с радиусов ,ц г(п + + п„) /а (г- радиус световода;

n

с

п - показатели преломлени

световедущей жилы и ее оболочки; d - числова апертура световода), привод т к очень большому затуханию. При необходимости участок световода, содержащий чувствительный элемент, удлин ют в обе стороны через оптические разъемы .

Источник 5 излучени генерирует световую мощность 2 в области инфракрасного спектра (фиг,1). Светова

ветвителем 4 пополам и поступает в волоконные световоды 2 и 3, В волоконном световоде 2 часть световой мощности Р рассеиваетс на неодно- родност х чувствительного элемента 1, вызыва его нагрев, а друга

0 0

часть световой мощности Р

из

изме0

р етс фотоприемником 6, В волоконном световоде 3 светова мощность Р 5 от jiCT04HHKa излучени проходит

5

5 дифференциального усилител 8 поддер- живались посто нными. Необходима температура нагрева чувствительного элемента устанавливаетс при помощи блока 11 опорного напр жени путем

Фиг. 2

/3

1

2Рс

Фиг,3

Claims

Формула изобретения

Оптико-волоконный термоанемометр, содержащий источник излучения, светоделитель, два фотоприемника, первый волоконный световод, термочувствительный элемент, оптически согласованный через волоконный световод с источником излучения и первым фотоприемником, и регистратор, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй волоконный световод, оптически согласованный через светоделитель с источником света и вторым фотоприемником, дифференциальный усилитель, блок сравнения и источник опорного напряжения, при этом термочувствительный элемент выполнен в виде локального участка одного из световодов с повышенным содержанием оптических неоднородностей, выходы фотоприемников подключены к.входам дифференциального усилителя, соединенного выходом с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом источника излучения и регистратором.

Ю. Власов