SU1599685A1

SU1599685A1 - Измеритель давлени

Info

Publication number: SU1599685A1
Application number: SU884634697A
Authority: SU
Inventors: Евгений Федорович Волосожар
Original assignee: Предприятие П/Я А-7626
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-10-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к измерител м давлени , и позвол ет расширить функциональные возможности за счет одновременного измерени температуры. Датчик содержит мембрану 6, выполненную из арсенида галли , с жестким центром, обращенным к измер емой среде. На жестком центре нанесен отражающий металлический слой 5. С противоположной стороны жесткого центра к мембране 6 подведен общий световод 18. Между торцовой поверхностью световода 18 и мембраной 6 установлен рабочий зазор. Волоконно-оптический преобразователь содержит два источника 1 и 2 оптических сигналов с различными длинами волн, соединенных световодами с сумматором 3. Выход сумматора 3 одним световодом через ответвитель 4, общий световод 18 и рабочий зазор подведен к центру мембраны 6 со стороны, противоположной жесткому центру. Ответвитель 4 выходным световодом соединен с разветвителем 7, обеспечивающим разделение одного общего светового потока на два независимых. Преобразование оптических сигналов в электрические и их обработка осуществл ютс двум каналами А и В. Каждый канал содержит фотоприемник 10, усилитель 11 посто нного напр жени , электрический фильтр 12, аналого-цифровой преобразователь 13. В микроЭВМ 14 вычисл ютс давление и температура, которые поступают на устройство отображени информации - индикатор 15 давлени и индикатор 16 температуры. 1 ил.

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для одновременного измерения давления и температуры, например, при диагностике газотурбинных двигателей.

Цель изобретения — расширение функциональных· возможностей устройства за счет измерения им одновременно давления и температуры.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два источника оптического сигнала 1 и 2 с длинами волн λι и λ₂ соответственно, сумматор оптических сигналов 3 для ввода двух световых потоков в один световод, оптический ответвитель 4 для отвода световых потоков, отраженных от металлической пленки 5 мембраны 6 датчика, оптического разветвителя светового потока 7 для разделения светового потока на два.

Оптические фильтры 8 и 9 осуществляют спектральное разделение двух световых потоков. Причем фильтр 8 выделяет интенсивность светового потока К с длиной волны λ), а фильтр 9 интенсивность 1₂ с длиной волны λ₂. Потоки 1| и 1₂ поступают в каналы А и В соответственно. Потоки 11 и 1₂ связаны с давлением Р и температурой следующим соотношениями:

Г1_| = К)Р + Кг ΤΊ

11₂=КзР+К4Т J (1) где К — коэффициенты пропорциональности; К 1 =А К₂^= Кз#= К.4 Т. К. λι=λ₂.

Каждый из двух одинаковых приемных каналов А и В состоит из фотоприемника 10₇ 'преобразующего оптический сигнал в электрический в виде постоянного напряжения, усилителя 11 постоянного напряжения и электрического фильтра 12 для усиления и фильтрации сигнала до уровня, необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. С выхода АЦП каждого канала в вычислительный блок (микроЭВМ) 14 поступают цифровые коды, соответствующие значениям В и 1₂. ЭВМ, используя ранее записанные в нее коэффициенты Κι—К4, решает систему уравнений (1). Вычисленные значения давления и температуры поступают на устройство отображения информации — регистраторы 15 и 16 давления и темпера-» туры соответственно. Для соединения датчика с оптоэлектронным преобразователем на его корпусе расположен оптический соединитель 17.

При подаче давления в полость датчика меняется величина зазора между мембранной 6 и торцом общего световода 18, а следовательно, и интенсивность вернувшегося в световод потока. Причем значение интенсивности для разных длин волн различно, так как поглощение света в веществе зависит от длины волны. Кроме того, за счет изменения температуры пог лощение светового потока в мембране 6, а следовательно, и вернувшегося в световод 16 отраженного потока меняется, причем это изменение не одинаково для разных длин волн. Интенсивности отраженных сигналов, вернувшихся в световод 18, на 2—3 порядка меньше падающих сигналов, но остаются достаточными для работы фотоприемника 10.

Использование в датчике мембраны из арсенида галлия GaAs объясняется тем, что для этого полупроводникового материала Лкр=0,89 мкм. Для такого оптического диапазона длин волн уже разработаны источники излучения. Поэтому в качестве источника 1 оптического сигнала выбран AIGaAs светодиод с длиной волны λι=0,86 мкм, а в качестве источника 2 InGaAsP светодиод с λ₂=1,3 мкм. В качестве отражающей металлической пленки 5 может быть использован алюминий А1, напыленный на жесткий центр мембраны через мишень методом микроэлектронной технологии. Использование в мембране жесткого центра необходимо для того, чтобы при подаче давления не деформировать пленку А1. Коэффициенты пропорциональности·— Κι, Кг, Кз, К4, входящие в систему уравнений (1), определяют экспериментально следующим образом.

При постоянной температуре задают заранее известное давление и измеряют значение 1| на выходе АЦП 13 канала А. Из уравнения Ιι = ΚιΡ определяют коэффициент Кь При постоянном давлении выставляют в термокамере известную температуру и опять измеряют значение 1|. Из уравнения (1|=КгТ) определяют коэффициент Кг. Аналогичным образом в канале В определяют коэффициенты Кз и К4. Определенные коэффициенты записывают в память ЭВМ.

Измерение одним датчиком двух параметров давления и температуры позволяет расширить его функциональные возможности, так как вместо двух раздельных датчиков достаточно устанавливать на объекте измерения один.

Claims

Формула изобретения

Измеритель давления, содержащий датчик давления с мембранным чувствительным элементом, выполненным с утолщенным жестким центром, расположенным со стороны подвода измеряемой среды, и волоконно-оптический преобразователь с общим объединенным световодом, включающим излучающий и приемный световоды., первым источником света и фоторегистрирующим блоком с регистратором давления, причем общий световод своим первым концом и торцом расположен с зазором напротив цетральной части мембраны со стороны, противоположной жесткому центру, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения температуры, в нем мембранный чувствительный элемент датчи- ι ка давления выполнен из арсенида галлия и на его жесткий центр нанесен отражающий металлический слой, при этом в преобразователь дополнительно введены второй источник света, сумматор и установленные последовательно и соединенные между собой световодом ответвитель и разветвитель с двумя выходными световодами, на выходах которых установлены оптические фильтры, причем второй конец общего световода соединен с ответвителем, связанным световодом с сумматором, а источники света выполнены с различными длинами волн излучения и каждый из них через соответствующий световод оптически связан с сумматором, при этом фоторегистрирующий блок выполнен двухканальным, каждый канал его содержит последовательно включенные фотоприемник, расположенный на выходе соответствующего оптического фильтра, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, причем в фоторегистрирующий блок введены регистратор температуры и вычислительное устройство, входы которого соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены соответственно к регист5 ратору давления и регистратору температуры.