SU1760417A1 - Pressure transducer - Google Patents
Pressure transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1760417A1 SU1760417A1 SU904847989A SU4847989A SU1760417A1 SU 1760417 A1 SU1760417 A1 SU 1760417A1 SU 904847989 A SU904847989 A SU 904847989A SU 4847989 A SU4847989 A SU 4847989A SU 1760417 A1 SU1760417 A1 SU 1760417A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- optical
- light
- receiving
- elastic
- photodetector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области измерительной техники, а именно к датчикам давлени . Целью изобретени вл етс повышение точности и чувствительности. Под действием измер емого давлени измен етс рабочий зазор 33 между торцами излучающего 7, приемного 8 световодов и петлевого световода 6, размещенных на жестких центрах мембран 2 и 1. Поскольку зазор 33 заполнен светопоглощающей жидкостью , то в зависимости от величины зазораизмен етс освещенность фотоприемника 22. Имеютс контрольные излучающий 11 и приемный 12 световоды с посто нным зазором 10 дл контрол характеристик датчика. Дл периодического подключени контрольных световодов 11 и 12 предусмотрен оптический переключатель 16. 1 ил.The invention relates to the field of measurement technology, namely to pressure sensors. The aim of the invention is to increase accuracy and sensitivity. Under the action of the measured pressure, the working gap 33 between the ends of the radiating 7, receiving 8 optical fibers and loop fiber 6 placed on the rigid centers of membranes 2 and 1 changes. Since the gap 33 is filled with a light-absorbing liquid, the illumination of the photodetector 22 changes. There are control emitting 11 and receiving 12 optical fibers with a constant gap of 10 to monitor the characteristics of the sensor. An optical switch 16 is provided for periodically connecting the control light guides 11 and 12. 1 sludge.
Description
соwith
сwith
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах контрол технологических параметров производственных процессов, в автоматизированных системах управлени , сбора и обработки информации , а также в средствах регулировани .The invention relates to the field of measurement technology and can be used in devices controlling the technological parameters of production processes, in automated systems for controlling, collecting and processing information, as well as in means of regulation.
Известен волоконно-оптический чувствительный элемент, принцип действи которого основан на изменении оптической св зи между двум прилегающими друг к другу волоконно-оптическими световодами в зависимости от изменени действующего на них давлени . Чувствительный элемент давлени выполнен в виде круглого держател , в котором закреплены два световода. Чувствительный элемент снабжен выступом в центре, сверху которого прикреплена кругла мембрана с выступом в центре, обращенным к выступу чувствительного элемента . Центральные части световодов без защитного покрыти пересекаютс под острым углом и расположены между выступами .A fiber-optic sensing element is known, the principle of which is based on a change in the optical coupling between two adjacent fiber-optic fibers depending on the change in the pressure acting on them. The pressure sensing element is made in the form of a circular holder in which two optical fibers are fixed. The sensing element is provided with a protrusion in the center, on top of which is attached a circular membrane with a protrusion in the center, facing the protrusion of the sensing element. The central parts of the optical fibers without a protective coating intersect at an acute angle and are located between the projections.
При наличии давлени световоды сжимаютс выступами, при этом измен етс степень оптической св зи между ними и следовательно количество световой энергии, передаваемой из одного световода в другой . Один конец световода освещаетс лазером , а другой снабжен приемником.In the presence of pressure, the light guides are compressed by the protrusions, thereby changing the degree of optical coupling between them and hence the amount of light energy transmitted from one fiber to another. One end of the light guide is illuminated with a laser, and the other end is equipped with a receiver.
Недостатком известного волоконно-оптического чувствительного элемента вл етс низка точность преобразовани давлени в информационный сигнал, за счет износа контактируемых участков световода; за счет гистерезиса наличи сил трени между контактируемыми участками световодов .A disadvantage of the known fiber-optic sensing element is the low accuracy of pressure conversion into an information signal, due to the wear of the contact areas of the fiber; due to the hysteresis of the presence of friction forces between the contact areas of the optical fibers.
ха сha c
§§
V|V |
Существенными недостатками известною устройства вл етс низка чувствительность- за счет малого диапазона изменени оптической св зи между световодами , и также большой разброс характеристик (невоспроизводимость) из-за наличи непосредственного контакта между световодами.Significant disadvantages of the known device are low sensitivity due to the small range of variation of the optical communication between the optical fibers, and also a large variation of characteristics (non-reproducibility) due to the presence of direct contact between the optical fibers.
Известен другой преобразователь давлени , о котором чувствительным элементом служит кругла мембрана с отражающей поверхностью, против которой расположен конец пучка оптических волокон , который делитс на два пучка, конец одного из них расположен против источника света, другой против фотодетектора. Разность фаз между отраженным светом, поступающим на фотодетектор, и светом ис- ючника пропорциональна смещению мембраны под действием давлени ,Another pressure transducer is known, of which a circular membrane with a reflecting surface serves as a sensitive element, against which the end of the optical fiber beam is located, which is divided into two beams, the end of one of them is located opposite the light source, the other is opposite the photodetector. The phase difference between the reflected light entering the photodetector and the source light is proportional to the displacement of the membrane under the action of pressure,
Недостатком известного устройства вл етс сложность преобразовани фазовых сигналов в информационный сигнал, а также узкий диапазон измер емых давлений,A disadvantage of the known device is the difficulty of converting phase signals into an information signal, as well as a narrow range of measured pressures,
Известен другой оптический датчик давлени , который по своей технической сущности и достигаемому положительному зффечту вл етс наиболее близким к предлагаемому изобретению и прин т авторами за прототип, содержащий корпус, внутри которого расположены две мембраны, соединенные по периметру кольцевым элементом , излучающий и сзетоприемный световоды, подключенные к основному оптическому разъему соединенному с волоконно-оптическим кабелем, источник света и фотоприемник.Another optical pressure sensor is known, which, by its technical essence and achieved positive effector, is closest to the proposed invention and accepted by the authors as a prototype, comprising a housing inside which are located two membranes connected around the perimeter by an annular element, emitting and receiving optical fibers connected to the main optical connector connected to the fiber-optic cable, a light source and a photodetector.
Известному оптическому датчику давлени присущи существенные недостатки, заключающиес в следующем:The known optical pressure sensor has significant drawbacks, which are as follows:
малый диапазон измер емых давлений, обусловленный высокой жесткостью круглых мембран, охваченных промежуточным элементом, что требует высокой степени точности обработки бокового профил волоска на три пор дка от величины упругого перемещени мембраны;a small range of measured pressures due to the high stiffness of the circular membranes covered by the intermediate element, which requires a high degree of accuracy in processing the lateral hair profile for three orders of magnitude of the elastic displacement of the membrane;
низка точность измерени из-за недостаточной крутизны преобразовани , как мембран в перемещении, так волосков в информационный сигнал, практически невозможность получени идентичных характеристик преобразовател , так как при малых перемещени х волосков от носитель- ю друг друга в полости, перпендикул рной vix ос м, параллельность идентичность боковых поверхностей волосков должна быть -i5 несколько пор дков выше, чем их попе- iK-чные размеры, что чрезвычайно сложно и нргв/нопогично выполнить при малых поперечных размерах волосков, что приводит к низкой точности измерени ,low measurement accuracy due to the insufficient steepness of the transformation, both of the membranes in the movement, and of the hairs into the information signal, the impossibility of obtaining identical characteristics of the converter, since with small movements of the hairs from the carrier each other in the cavity, perpendicular to vix axis, the parallelism of the identity of the side surfaces of the hairs must be -i5 several orders of magnitude higher than their transverse dimensions, which is extremely difficult and difficult to do with small transverse sizes of hairs, It leads to low accuracy of measurement,
низка точность преобразовани светового сигнала в информационный из-за температуры изменений электрических параметров характеристик, как излучател светового потока, так и фотоприемника, а также из-за старени их оптических характеристик во времени.low accuracy of conversion of the light signal to the information signal due to temperature changes in the electrical parameters of the characteristics of both the emitter of the light flux and the photodetector, as well as due to aging of their optical characteristics over time.
0 Целью изобретени вл етс устранение указанных недостатков, а именно повышение точности и чувствительности.0 The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, namely increasing the accuracy and sensitivity.
Поставленна цель достигаетс датчиком давлени , содержащим корпус, внутриThe goal is achieved by a pressure sensor comprising a housing inside
5 которого расположены две мембраны, соединенные по периметру кольцевым элементом , излучающий и светоприемный световоды, подключенные к основному оптическому разъему, соединенному с воло0 конно-оптическим кабелем, источник света и фотоприемник, согласно изобретению, дополнительно снабжен отрезком световода, контрольными излучающим и светоприем- ными световодами, камерой с эластичными5 of which are located two membranes connected around the perimeter by an annular element, emitting and light-receiving fibers connected to the main optical connector connected to a fiber optic cable, a light source and a photodetector according to the invention are additionally equipped with a fiber segment, control emitting and light-receiving light guides, camera with elastic
5 стенками и оптическим переключателем с первым и вторым оптическим разъемом, причем мембраны выполнены с зеркально- симметричными гофрами и жесткими центрами , при этом жесткий центр первой5 walls and an optical switch with the first and second optical connectors, and the membranes are made with mirror-like corrugations and rigid centers, with the hard center of the first
0 мембраны выполнен с петлевым каналом, в который уложен отрезок световода, образующий рабочие зазоры своими торцэми с торцами излучающего и светоприемного световодов, размещенных в жестком цент5 ре второй мембраны, который закреплен в корпусе и в котором размещены контрольные излучающий и светоприемный световоды , торцы которых размещены в полости, выполненной в этом жестком центре, с по0 сто нным зазором, величина которого равна удвоенному рабочему зазору, причем контрольные световоды подключены к основному оптическому рззьему, при этом на жестком центре второй мембраны размеще5 на камера с эластичными стенками, причем полость этой камеры, посто нный зазор и межмембрэнна полость сообщены между собой и заполнены светопоглощающей жидкостью, Ja свободный конец волоконно0 оптического кабел подключен х первому оптическому разъему оптического переключател , второй оптический разъем которого подключен к источнику света и фотоприемнику .The membrane 0 is made with a loop channel, in which a segment of the fiber is laid, which forms working gaps with its ends with the ends of the emitting and light-receiving fibers placed in the hard center of the second membrane, which is fixed in the housing and in which the control radiation and light-receiving fibers are placed, the ends of which are placed in the cavity made in this rigid center, with a constant gap, the value of which is equal to twice the working gap, and the control fibers are connected to the main optical interface, with This, on the hard center of the second membrane, places 5 a chamber with elastic walls, the cavity of this chamber, the constant gap and the intermembrane cavity are interconnected and filled with a light-absorbing liquid, Ja the free end of the optical fiber optical cable is connected to the first optical connector of the optical switch, the second optical connector of which connected to a light source and a photodetector.
5 Датчик давлени отличаетс тем, что оптический переключатель выполнен в виде камеры с размещенными в ней балкой на упругих лентах, электромагнитом с корем, шестью отрезками световодов и эластичного компенсатора, причем балка соединена с5 The pressure sensor is characterized in that the optical switch is made in the form of a camera with a beam placed on it on elastic bands, an electromagnet with a core, six sections of light guides and an elastic compensator, the beam being connected to
корем и на ней размещены два отрезка световодов, подключенных ко второму оптическому разъему и свободные торцы которых размещены напротив свободных торцов остальных четырех отрезков свето- водов, подключенных к первому оптическому разъему, при этом полости камеры и эластичного компенсатора сообщены между собой и заполнены светопрозрачной жидкостью.the core and on it are placed two segments of optical fibers connected to the second optical connector and the free ends of which are located opposite the free ends of the remaining four segments of optical fibers connected to the first optical connector, while the cavities of the chamber and the elastic compensator are interconnected and filled with a translucent liquid.
Изготовление мембран своими торцами , развернутыми в противоположные стороны , а ориентацию гофр вершинами одна против другой и герметичное соединение их торцов с кольцевым элементом, жесткими центрами позвол ет получить стабильный чувствительный элемент преобразовател давлени измер емой среды в перемещение утолщени за счет того, что швы соединенных кромок ме лбран работают на раст жение и сжатие и дают малую деформацию , перемещение же утолщенной части мембраны достигаетс за счет деформации гофр, которые значительно стабильнее, чем деформаци соединенных кромок.Making the membranes with their ends turned in opposite directions, and the orientation of the corrugation vertices against each other and hermetically connecting their ends with the ring element, rigid centers allows to obtain a stable sensing element of the pressure transducer of the measured medium in the movement of thickening due to the fact that the seams of the joined edges Membranes work on stretching and compression and give a small deformation, while the displacement of the thickened part of the membrane is achieved due to the deformation of the corrugations, which are much more stable than the deformation of the joined edges.
Использование измен емого поддейст- вием измер емого давлени рассто ни между торцами излучающего и светоприем- ного световодов, обеспечивает технологич- ность изготовлени , точность и стабильность в работе, а качество их обработки не вли ет сколько-нибудь существенно на характеристику работы так. как торцы получают путем простой операции скола.The use of measured by the pressure of the measured distance between the ends of the emitting and light-receiving fibers, provides manufacturability, accuracy and stability in operation, and the quality of their processing does not affect significantly the performance of the work. how the ends are obtained by simple chipping operation.
Заполнение пространства между тор- цами излучающего и светоприемного свето- водов светопоглощающей средой, например жидкостью, обеспечивает высокую чувствительность и крутизну преобразовани . Наличие второй пары световодов с посто нным зазором обеспечивает контроль за старением параметров оптического кабел и расчета поправки, что исключает погрешность измерени от старени оптического кабел .Filling the space between the ends of the emitting and light-receiving light guides with a light-absorbing medium, such as a liquid, provides high sensitivity and slope conversion. The presence of the second pair of optical fibers with a constant gap provides monitoring of the aging of the parameters of the optical cable and the calculation of the correction, which eliminates the measurement error from the aging of the optical cable.
Периодическое переключение источника света и фотоприемника с информационной пары световодов на компенсационную, обеспечивает, возможность учесть ошибки измерени за счет старени и нестабильно- сти источника света и фотоприемника, что повышает метрологические характеристики датчика.Periodic switching of the light source and the photodetector from the information pair of optical fibers to the compensation one ensures that it is possible to take into account measurement errors due to aging and instability of the light source and photodetector, which improves the metrological characteristics of the sensor.
Сущность изобретени по сн етс чертежом , где изображен датчик давлени , со- сто щий мз двух гофрированных мембран, нижней 1 и верхней 2, выполненных с зеркально симметричными гофрами и с жесткими центрами 3 и 4. Снаружи мембраны 1 и 2 герметично, например, сваркой соединены по периметру кольцевым элементом 5, а с внутренней стороны герметично, также сваркой, соединены с жестким центром 3, который выполнен с петлевым каналом, в котором уложен отрезок световода 6 в виде петли и своими концами ориентированный вверх, а напротив его торцов с рабочим зазором а размещены торцы излучающего 7 и светоприемного S световодов, которые закреплены в жестком центре 4, который герметично соединен с корпусом 9 датчика давлени .The invention is illustrated in the drawing, which shows a pressure sensor consisting of two corrugated membranes, the bottom 1 and the top 2, made with mirror-like corrugations and with rigid centers 3 and 4. Outside the membrane 1 and 2 are sealed, for example, by welding The annular element 5 is connected around the perimeter, and from the inside it is hermetically, also welded, connected to a rigid center 3, which is made with a loop channel in which the fiber 6 is laid in a loop and its ends are oriented upward, and opposite its ends are working The gaps a are placed at the ends of the radiating 7 and light-receiving S light guides, which are fixed in a rigid center 4, which is hermetically connected to the housing 9 of the pressure sensor.
8 полости 10 также размещены неподвижно контрольные излучающий 11 и свето- приемный 12 световоды, торцы которых ориентированы относительно друг друга с посто нным зазором б,равным суммарному зазору излучающего 7 и светоприемного 8 световодов как 2х а. Противоположные концы излучающего 7, светоприемного 8 и концы контрольных излучающего 11 и светоприемного 12 световодов, через основной оптический разъем 13, смонтированном в корпусе 9 датчика давлени посредством волоконно-оптического кэбе- л 14 попарно и параллельно друг другу через первый разъем 15 оптического переключател 16 с электромагнитным управлением , например, выполненного в виде параллельно расположенной с зазором в балки 17 и второго разъема 18. В балке 17 и втором разъеме 18 закреплены излучающий 19 и светоприемный 20 отрезки световодов, которые верхними торцами ориентированы к торцам четырех введенных световодов посредством первого разъема 15 и волоконно- оптического кабел 14. А противоположные концы отрезков излучающего 19 и светоприемного 20 световодов подключены к источнику света 21 и фотоприемнику 22,которые через усилитель 23 и аналого-цифровой преобразователь 24 подключены к входу данных микроЭВМ 25, через блоки вывода импульсного сигнала 26, сигналов последовательного 27 и параллельного 28 кодов.Соот - ветственно подключен к ооложке электромагнита 29. показывающему прибору дистанционного контрол 30, показывающему прибору местного контрол 31. При этом полость мембран 1 и 2, рабочий зазор а и посто нный зазор б между излучающими 7, контрольным 11 и светоприемными 8, контрольным 12 световодами, а также полость 10, снабженна камерой с эластичными стенками 32, сообщены между собой и заполнены светопоглощающей жидкостью 33. Балка 17 св зана со вторым оптическим разъемом 18 упругими лентами 34 и 35, снабжена корем 36, взаимодействующим с электромагнитом 29. .Полость 37 оптического переключател 16 и эластичного компенсатора 38 сообщены между собой и заполнены светопрозрачной жидкостью 39, например, глицерином.8 cavities 10 are also placed stationary control radiating 11 and light receiving 12 optical fibers, the ends of which are oriented relative to each other with a constant gap b equal to the total gap of the radiating 7 and light-receiving 8 optical fibers as 2x a. The opposite ends of the emitting 7, the light-receiving 8 and the ends of the control emitting 11 and the light-receiving 12 light guides, through the main optical connector 13, mounted in the housing 9 of the pressure sensor via a fiber optic cable 14 in pairs and parallel to each other through the first connector 15 of the optical switch 16 s electromagnetic control, for example, made in the form of a beam 17 and a second connector 18 arranged in parallel with a gap in a beam 17 and a second connector 18 are fixed to a radiating 19 and a light-receiving 20 light segments One end that is oriented to the end of the four inserted light guides through the first connector 15 and the fiber optic cable 14. And the opposite ends of the emitting 19 and the light-receiving 20 light guides are connected to the light source 21 and the photodetector 22, which through an amplifier 23 and analog-to-digital converter 24 are connected to the data input of microcomputer 25, through the output units of the pulse signal 26, the signals of the serial 27 and the parallel 28 codes. It is connected to the coil of the electromagnet 29, respectively. A remote control device 30, showing a local control device 31. In this case, the cavity of the membranes 1 and 2, the working gap a and a constant gap b between the radiating 7, the control 11 and the light-receiving 8, the control 12 optical fibers, and the cavity 10, is equipped with a camera with elastic walls 32, communicated with each other and filled with light-absorbing liquid 33. Beam 17 is connected with the second optical connector 18 by elastic tapes 34 and 35, equipped with a bark 36, which interacts with electromagnet 29. The cavity 37 of the optical switch 16 and elastic package ensatora 38 are interconnected and are filled with a translucent fluid 39, e.g., glycerol.
Датчик давлени работает следующим образом. При воздействии контролируемого избыточного давлени Р на. мембраны 1 и 2 происходит их упруга деформаци . Выполнение мембран 1 и 2 с зеркально симметричными гофрами ориентированными своими выпуклыми вершинами одна к другой , обеспечивает работу мембран 1 и 2 и кольцевого элемента 5, герметично соединенного с мембранами 1 и 2 соответственно на раст жение и сжатие, что обеспечивает стабильность перемещени жесткого центра 3, пропорционально избыточному давлению Р.The pressure sensor operates as follows. When exposed to a controlled excess pressure P on. membranes 1 and 2 occurs their elastic deformation. Making membranes 1 and 2 with mirror-like corrugations oriented with their convex tops towards each other ensures the operation of membranes 1 and 2 and the ring element 5, which is tightly connected to membranes 1 and 2, respectively, in tension and compression, which ensures the stability of movement of the hard center 3, in proportion to the overpressure R.
При этом непосредственно мембраны 1 и 2 работают на изгиб, обеспечива высокую чувствительность, так как величина упругой деформации значительно выше деформации на сжатие или раст жение. Нестабильность же упругих элементов всегда, как правило, по вл етс в зонах стыковки их кромок с жесткими центрами 3 и 4. Поэтому в данном случае их мала деформаци , по сравнению с деформацией тела мембран 1 и 2 под действием избыточного контролируемого давлени Р, происходит пропорциональное перемещение жесткого центра 3 в центре мембраны 1. А следовательно пропорционально давлению Р. Изменение (уменьшение) рабочего зазора а между торцами встроенного в жесткий центр 3 отрезка световода 6 и торцами излучающего 7 и светоприемного 8 световодов. Так как рабочий зазор а между торцами отрезка световода 6 и излучающего 7 и светоприемного 8 заполнены светопоглощающей жидкостью 33, например метилкорбатолом темно-красного цвета, происходит уменьшение величины затухани светового потока, выход щего из торца излучающего 7 световода, который поступает от источника света 21 через излучающий отрезок 19 световода и зазор в, заполненный средой с малым коэффициентом затухани , например глицерином. В результате уменьшени затухани в рабочем зазоре а световой поток увеличиваетс на входе в торец отрезка световода б, который за счет своего изгиба измен ет его направление на 180° и ориентирует на торец светоприемного 8 световода через уменьшенный слой светопоглощающей жидкости 33 в рабочем зазоре а. По свето- приемному световоду 8 световой поток поступает на фотоприемник 22 через светоприемный отрезок 20 и зазор в между их торцами, где преобразуетс в пропорциональный электрический сигнал, который после усилени усилителем 23 и преобразованный в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 24, поступает вAt the same time, membranes 1 and 2 directly work on bending, providing high sensitivity, since the magnitude of the elastic deformation is much higher than the deformation in compression or tension. The instability of the elastic elements always, as a rule, appears in the joining zones of their edges with rigid centers 3 and 4. Therefore, in this case, their deformation is small compared to the deformation of the body of membranes 1 and 2 under the action of an excessively controlled pressure P, proportional the displacement of the hard center 3 in the center of the membrane 1. And therefore proportional to the pressure R. The change (decrease) of the working gap and between the ends of the fiber 6 which is embedded in the hard center 3 and the ends of the radiating 7 and the light-receiving 8 Dov. Since the working gap a between the ends of the fiber 6 and the radiating 7 and the light-receiving 8 is filled with a light-absorbing liquid 33, for example, a dark red methylcorbatol, there is a decrease in the attenuation of the light flux coming from the end of the light-emitting fiber 7, which comes from the light source 21 through the radiating segment 19 of the fiber and the gap in, filled with a medium with a small attenuation coefficient, for example glycerol. As a result of decreasing the attenuation in the working gap and the light flux increases at the entrance to the end of the segment of the light guide b, which due to its bending changes its direction by 180 ° and orients the end of the light-receiving 8 light guide through the reduced layer of light-absorbing liquid 33 in the working gap a. Through the light receiving fiber 8, the light flux enters the photodetector 22 through the light-receiving section 20 and the gap between their ends, where it is converted into a proportional electrical signal, which, after being amplified by amplifier 23 and digitized by analog-to-digital converter 24, enters
микроЭВМ 25, например однокристалль- ную микроЭВМ типа К1816 BE 48, где после корректировки линеаризации и масштабировани через блоки вывода последователь- ного 27 и параллельного 28 кодов, подаетс microcomputer 25, for example, a single crystal microcomputer of the type K1816 BE 48, where, after adjusting the linearization and scaling through the output blocks of the serial 27 and parallel 28 codes,
0 на входы показывающих приборов дистанционного 30 и местного 31 контрол , где преобразуетс в визуальную информацию. В св зи с тем, что в процессе эксплуатации, а также от воздействи внешних факторов0 to the inputs of the indicating devices of the remote 30 and local control 31, where it is converted into visual information. Due to the fact that during operation, as well as from external factors
5 температуры, старени световодов, источника счета, фотоприемника, жидкостей, заполн ющих рабочий зазор а, посто нные зазоры бив, происходит искажение информации светового потока,5 temperature, aging of light guides, counting source, photodetector, liquids filling the working gap a, constant gaps biv, distortion of the light flux information occurs,
0 Устранение указанных искажений осуществл етс периодической посылкой контрольного светового сигнала, командой микроЭВМ 25, через блоки вывода импульсного сигнала 26 на обмотку электромагни5 та 29, магнитным полем которого корь 36 прит гиваетс и происходит перекоммутаци светового потока излучающего источником света 21 на торец контрольного излучающего световода 11, по которому све0 товой поток подаетс на торец контрольного светоприемного световода 12, через посто нный зазэр б, который заполнен той же саетопоглощающей жидкостью 33, что и рабочий зазор а, и сообщаютс между со5 бой. Таким образом, измер в с опорный сигнал, который содержит только информацию об изменении параметров светопоглощающей жидкости 33, излучающего 7 и светоприемного 8 световодов контрольных0 Elimination of these distortions is carried out by periodically sending a control light signal, a command of microcomputer 25, through a pulse signal output unit 26 to the winding of an electromagnet 29, the magnetic field of which bites 36 is attracted and re-switching of the light flux emitting a light source 21 to the end of the control emitting fiber 11 takes place , through which the light flux is fed to the end of the control light-receiving light guide 12, through a constant ground gap B, which is filled with the same absorbing liquid 33, The working clearance is also between and between. Thus, measuring in with a reference signal, which contains only information about changes in the parameters of the light-absorbing fluid 33, radiating 7 and light-receiving 8 light guides
0 излучающего 11м светоприемного 12 световодов , источника света 21, фотоприемника 22 и аналого-цифрового преобразовател 24. По этому контрольному сигналу микро- ЭВМ 25 исключает величину искажающих0 11m emitting light-receiving 12 light guides, light source 21, photodetector 22 and analog-digital converter 24. By this control signal, microcomputer 25 eliminates the amount of distorting
5 факторов. Дл компенсации температур, сопротивлений , расширени светопоглощающей жидкости 33, заполн ющей рабочий зазор а, и светопрозрачной жидкости 33, заполн ющей полость 37 оптического пере0 ключател 16 с электромагнитным управлением и зазор в, служат: камера с эластичными стенками 32 и эластичный ком пансатор 38, которые принимают избыточные объемы этих жидкостей.5 factors. To compensate for temperatures, resistances, expansion of the light-absorbing liquid 33, filling the working gap a, and translucent liquid 33, filling the cavity 37 of the optical switch 16 with electromagnetic control and the gap in, serve as: a chamber with elastic walls 32 and an elastic compensator 38, which take up excess amounts of these fluids.
5 Повышение точности измерени давлени достигаетс за счет введени контрольной цепи дл прохождени светового потока, включающий в себ блок оптического переключател 16 с электромагнитным управлением и контрольные излучающий 115 Improving the accuracy of pressure measurement is achieved through the introduction of a control circuit for the passage of the luminous flux, which includes an optical switch unit 16 with an electromagnetic control and a control emitting 11
и светоприемный 12 световоды, С течением времени, в результате старени или воздействи температуры окружающей среды. происходит изменение интенсивности излучени источника саета 21, чуествительности фотоприемника 22, светопропускани световодов 7,8 и 11,12. Периодический контроль интенсивности светового потока, протекающего по контрольной цепи, позвол ет изменить эти изменени параметров электронно-оптических компонентов и внести поправки в результат измерени . Ввод поправок осуществл етс следующим образом . После изготовлени датчика давлени или во врем периодических контрольных поверок на стенде, определ ют значени входного напр жени U22 фотоприемника 22 при различных значени х избыточного давлени Р при прохождении светового потока через излучающий и светоприемный световоды 7 и 8, то есть при обеспеченном электромагните 29. Затем эта таблица зна- «ений U22 и Р заноситс и посто нное запоминающее устройство микроЭВМ 25.and light-receiving fibers 12, over time, as a result of aging or exposure to ambient temperature. there is a change in the intensity of the radiation from the source Saet 21, the sensitivity of the photodetector 22, the light transmittance of the optical fibers 7.8 and 11.12. Periodic control of the intensity of the light flux flowing through the control circuit allows changing these changes in the parameters of the electron-optical components and amending the measurement result. Amendments are entered as follows. After the pressure sensor has been manufactured or during periodic test checks on the test bench, the values of the input voltage U22 of the photodetector 22 are determined at different values of overpressure P when the light flux passes through the emitting and light-receiving fibers 7 and 8, that is, with the electromagnet 29 provided. This table of knowledge, U22 and P, is also stored in the read-only memory of the microcomputer 25.
После этого подаетс напр жение на электромагнит 29, при этом блок оптического переключател 16 переключаетс и световой поток идет через контрольную цепь излучающего 11 и светоприемного 12 световоды . При этом измер етс контрольное выходное напр жение фотоприемника 22 U22, которое также записываетс в посто нное запоминающее устройство микроЭВМ 25.After that, the voltage is applied to the electromagnet 29, while the optical switch block 16 is switched and the light flux passes through the control circuit of the radiating 11 and light-receiving 12 optical fibers. Here, the control output voltage of the photoreceiver 22 U22 is measured, which is also recorded in the persistent storage of the microcomputer 25.
В процессе измерени на объекте производ тс измерени фактических значений U22 и U22K© и вычисление в микроЭВМ 25 расчетного значени 1)22-по формуле (1)In the course of the measurement, the actual values of U22 and U22K © are measured at the object and the calculated value is calculated in the microcomputer 25 1) 22 by the formula (1)
U22 - У22Ф + К(и,2К-и22КФ), (1) где 1122Ф - выходное напр жение фотоприемника 22 при измерении давлени на объекте в процессе эксплуатации;U22 is U22F + K (and, 2K-i22KF), (1) where 1122F is the output voltage of the photodetector 22 when measuring the pressure on the object during operation;
У22КФ - выходное напр жение фотоприемника 22 при подаче токэ на электромагнит 29 и прохождении светового потока через контрольные световоды излучающий 11 и светоприемный 12 непосредственно после измерени ;Y22KF - output voltage of the photodetector 22 when applying a current to the electromagnet 29 and passing the light flux through the control optical fibers emitting 11 and light-receiving 12 immediately after the measurement;
К - коэффициент пропорциональности, дл конкретной конструкции может быть величиной посто нной, или в общем виде К может быть функцией U22O и 1122КФ. т.е.K - coefficient of proportionality, for a particular design, it can be a constant value, or in general, K can be a function of U22O and 1122KF. those.
К f (У22Ф, У22КФ). (2)K f (Y22F, U22KF). (2)
Коэффициент К определ етс опытным путем при градуировке датчика давлени .The coefficient K is determined empirically when calibrating the pressure sensor.
После определени U22 по формуле (1) по таблице, записанной в ПЗУ микроЭВМ 25 определ ет истинное значение измер емого давлени Р. Расширение диапазона измерени достигаетс за счет использовани двух мембран 1 и 2 и кольцевого элемента 5, соединенный как указано в материалах за вки, а также за счет использовани микроэвм 25, котора позвол ет хранить в своем посто нном запоминающем устройстве 5 ПЗУ таблицу соответстви выходного напр жени фотоприемника 22 измер емому давлению Р в широком диапазоне измерени .After determining U22 by the formula (1), the table recorded in the microcomputer 25 ROM determines the true value of the measured pressure P. The expansion of the measurement range is achieved by using two membranes 1 and 2 and an annular element 5 connected as indicated in the application materials, as well as through the use of microcomputer 25, which allows storing in its permanent memory 5 ROM a table that corresponds to the output voltage of the photoreceiver 22 to the measured pressure P over a wide measuring range.
Линейную характеристику преобразова0 ни измер емого давлени в выходной электрический сигнал блока преобразовани цифрового кода 28 можно получить за счет линеаризации поступающего с выхода фотоприемника 22 с помощью микроЭВМ 25.The linear characteristic of converting the measured pressure into the output electric signal of the digital code converting unit 28 can be obtained by linearizing the photodetector 22 coming from the output using the microcomputer 25.
5 В качестве источника света 21 может быть использован монохроматический источник света. При этом различное затухание оптического излучени в зависимости от длины волны используемого излучени не5 A monochromatic light source can be used as the light source 21. At the same time, different attenuation of optical radiation depending on the wavelength of the radiation used is not
0 будет сказыватьс . Но даже при использовании монохроматического источника света 21, нелинейность преобразовани измер емого давлени в выходной электрический сигнал фотоприемника 22 определ етс при0 will be affected. But even with the use of a monochromatic light source 21, the nonlinearity of the conversion of the measured pressure into the output electric signal of the photodetector 22 is determined at
5 градуировке волоконно-оптической системы . Получение таблицы или функциональных зависимостей заноситс в пам ть микроЭВМ 25 и используют в дальнейшем дл линеаризации характеристики преобра0 зовани .5 graduated fiber optic system. The acquisition of a table or functional dependencies is stored in the memory of the microcomputer 25 and is further used for linearization of the transformation characteristics.
Экономическа эффективность, по сравнению с прототипом, заключаетс в увеличении срока службы волоконно-оптического датчика давлени , что позволит со5 кратить число датчиков на технологическом объекте и снизить стоимость информационно-измерительных и регулируемых систем. Высока точность измерени технологических параметров позвол ет повыситьEconomic efficiency, compared with the prototype, is to increase the service life of the fiber optic pressure sensor, which will reduce the number of sensors at a technological facility and reduce the cost of information-measuring and adjustable systems. High accuracy of measurement of technological parameters allows to increase
0 качество продукции и приводит к экономии сырь и материалов.0 product quality and leads to savings in raw materials.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904847989A SU1760417A1 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Pressure transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904847989A SU1760417A1 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Pressure transducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1760417A1 true SU1760417A1 (en) | 1992-09-07 |
Family
ID=21525769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904847989A SU1760417A1 (en) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | Pressure transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1760417A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005114099A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-01 | National University Of Singapore | Plastic optical fiber sensor |
-
1990
- 1990-04-27 SU SU904847989A patent/SU1760417A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент US № 4360247, кл. G01 L9/00, 1982. Патент US № 4158310, кл. G01 L9/00, 1980. Патент GB 1546080; кл. G 01 L 11/00, 1986. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005114099A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-01 | National University Of Singapore | Plastic optical fiber sensor |
| US7496247B2 (en) | 2004-05-20 | 2009-02-24 | National University Of Singapore | Plastic optical fiber sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0288139B1 (en) | Fibre-optical sensor | |
| US4329058A (en) | Method and apparatus for a Fabry-Perot multiple beam fringe sensor | |
| US5760391A (en) | Passive optical wavelength analyzer with a passive nonuniform optical grating | |
| US4596925A (en) | Fiber optic displacement sensor with built-in reference | |
| US5280173A (en) | Electric and electromagnetic field sensing system including an optical transducer | |
| US4260883A (en) | Optical measurement system | |
| US4822135A (en) | Optical wave guide band edge sensor and method | |
| US6856399B2 (en) | Method and apparatus for measuring pressure | |
| JPS6166936A (en) | Optical, electrical and mechanical device for measuring physical parameter | |
| US5185675A (en) | Electro optic modulator systems for fiber optic information transmission | |
| US6573489B1 (en) | Passive, temperature compensated techniques for tunable filter calibration in bragg-grating interrogation systems | |
| US4631401A (en) | Optic sensors | |
| JPH0311644B2 (en) | ||
| KR910001090B1 (en) | The board of tr fiber coupler temperature transducer | |
| SU1760417A1 (en) | Pressure transducer | |
| US6341526B1 (en) | Micromachined diffractive pressure sensor system | |
| GB2184830A (en) | Optical displacement transducer | |
| US4607162A (en) | Sensing apparatus for measuring a physical quantity | |
| JPS6285817A (en) | Optical fiber inspection device | |
| US4694159A (en) | Optic sensor with reference and detecting optic circuits | |
| Trouchet et al. | Remote Fiber Optic Measurement Of Air Index With White Light Interferometery | |
| US4861980A (en) | Optical sensor having stationary co-terminus ends of the input and output optical fibres | |
| JPH04329324A (en) | Photosensor and optical measurement method using the same | |
| JPH0249115A (en) | Displacement measuring instrument and pressure measuring instrument utilizing such instrument | |
| Henderson et al. | Optical temperature probe for extended industrial monitoring |