SU1762293A1 - Оптико-волоконный коммутатор - Google Patents

Abstract

Использование: волоконна  оптика, может найти применение при создании оптических сетей св зи и волоконно-оптических датчиков. Сущность: коммутаци  достигаетс  перекрытием потока излучени  между торцами световодов легким экраном закрепленным на конце бимагнитострикци- онной пружины. Объем корпуса коммутатора заполнен иммерсионной жидкостью 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптико-волоконным устройствам, предназначеннным дл  измерени  параметров контролируемых объектов и может быть использовано в технических средствах автоматизированных систем управлени .

Известен оптико-волоконный матричный переключатель, содержащий матрицу в полости которой расположены оптические волокна, эластичную перемычку, выполненную в теле матрицы, пуансон взаимодействующий с перемычкой.

Однако известное устройство имеет недостаточную надежность из-за необходимости значительной пластической деформации перемычки пуансоном при этом возникают большие контактные напр жени  в местах соприкосновени  материала матрицы с оптическим волокном, что приводит к быстрому старению пластика из которого выполнена мембрана и преждевременной потере работоспособности

Известен позициейно-чувствительный датчик с магнитооптической модул цией

монохроматического излучени  который по технической сущности и достигаемому положительному эффекту,  вл етс  наиболее близким к предлагаемому изобретению и прин т авторами за прототип, содержащий пол ризатор, анализатор. Ось главного пропускани  анализатора ориентирована под углом 45° к оси главного пропускани  пол ризатора , однородный магнитоактивный элемент, подмагничивающий катушку и фазовую полуволновую пластину, оптическа  ось которой совмещена с осью главного пропускани  пол ризатора, при этом разделение светового потока обеспечиваетс  фазовой полуволновой пластиной.

Недостатком данного устройства  вл етс  низка  надежность и чувствительность из-за того, что оно может работать только с монохроматическим излучением, а так как монохроматическое излучение должно быть линейно пол ризованным и плоскость пол ризации излучени  должна поворачиватьс  на определенный угол, и после прохождени  излучени  через пластину.

00

с

VI О

ю ю чэ

CJ

плоскость пол ризации также повернетс  на определенный угол относительно оптической оси, в результате происходит сложное преобразование, что приводит к уменьшению надежности и чувствительности прибора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности, быстродействи  и снижение оптических потерь.

Поставленна  цель достигаетс  оптиковолоконным коммутатором, включающим световоды, пару оптически св занных концов , которые закреплены на общем основании и бимагнитострикционную пружину с управл емым источником магнитного пол , дополнительно содержит непрозрачный дл  коммутирующего излучени  экран, укрепленный на бимагнитострикционной пружине с возможностью перемещени , торцы оптически св занных световодов закреплены на рассто нии, превышающем толщину экрана, а экран размещен в промежутке между торцами световодов, при этом торцы световодов и бимагнитострикционна  пружина с экраном размещены внутри герметичного корпуса, заполненного иммерсионной жидкостью с образованием остаточного пузырька при рабочей температуре коммутатора.

Совместное использование магнито- стрикционного эффекта и силы электромагнитного прит жени  при управлении положением бимагнитострикционной плоской пружиной с экраном, значительно повысит чувствительность и надежность оптико-волоконного коммутатора, так как эквивалентна  составл юща  результирующей силы, приход щейс  на долю магнито- стрикционного эффекта, составл ет более шестидес ти процентов. Дополнительное управление положением бимагнитострикционной плоской пружиной с экраном может быть выполнено путем создани  внешнего магнитного пол , например, посто нным магнитом, св занным с объектом. На обмотку подмагничивани  подаетс  сигнал обратной положительной св зи с блока преобразовани , как функци  от мощности светоприемника.

Наличие иммерсионной жидкости в полости корпуса снижает потери светового потока при его переходе из светоизлучател  в светоприемник и улучшает динамику перемещени  бимагнитострикционной плоской пружины при ее срабатывании, что также повышает чувствительность устройства.

Полость корпуса устройства заполнена иммерсионной жидкостью так, что имеетс  остаточный пузырек воздуха, который обеспечивает способность устройства работать

в различных климатических услови х, так как при повышении температуры происходит расширение жидкости, заполн ющей полость корпуса устройства, а при отсутствии пузырька воздуха или дополнительного компенсатора, произойдет разрыв корпуса и устройство выйдет из стро . Выполнение бимагнитострикционной плоской пружины из двух слоев в одинаковыми коэффициен0 тами линейного расширени , исключает ложные срабатывани  при колебани х температуры окружающей среды, что повышает надежность устройства.

На фиг. 1 и 2 представлен оптико-воло5 конный коммутатор в разрезе (вид сбоку и спереди).

Оптико-волоконный коммутатор состоит из герметизированного корпуса 1, в полости которого с его торцов введены

0 навстречу друг другу светоизлучатель 2 и светоприемник 3, торцевые грани которых с зазором расположены друг против друга. Светоизлучатель 2 и светоприемник 3 выведены из герметизированного корпуса 1

5 через втулки 4 и 5. которые герметично вмонтированы в корпус 1. Посредством оптических разъемов 6 и 7, через волоконно-оптические линии св зи 8 и 9, светоизлучатель 2 подключен к пол ризатору 10, а

0 светоприемник 3 к анализатору 11, которые подключены к блоку преобразовани  электрического сигнала в световой 12, электрический вход которого посредством электрических линий св зи 13 и 14 гэльва5 нически, через втулки 4 и 5 подключены к бимагнитострикционной плоской пружине 15, котора  расположена параллельно све- тоизлучателю 2 и светоприемнику 3, При этом бимагнитострикционна  плоска  пру0 жина 15 выполнена из двух слоев 16 и 17 из магнитом гкого материала, причем верхний слой 16 выполнен из магнитострикционного материала.

Бимагнитострикционна  плоска  пру5 жина 15 одним концом закреплена к втулке 4, а на другом конце ее имеетс  экран 18, закрепленный на ней перпендикул рно и попадающий в зазор между торцами светоизлучател  2 и светоприемника 3, так, что

0 перекрывает световой поток, проход щий по ним полностью. Параллельно бимагнитострикционной плоской пружине 15 установлен магнитопровод 19, охваченный катушкой подмагничивани  20, концы кото5 рой гальванически соединены через втулки 4 и 5 по электрическим лини м св зи 13 и 14 с электрическим входом блока преобразовани  электрического сигнала в световой 12. Внутренн   полость герметизированного корпуса 1 заполнена иммерсионной жидкостью 21, например, глицерином, так чтобы имелс  остаточный пузырек воздуха 22.

Оптико-волоконный коммутатор работает следующим образом.

При выполнении логико-функциональных операций блоком преобразовани  электрического сигнала в световой 12, катушка подмагничивани  20 посредством электрических линий св зи 13 и 14 подключена к блоку преобразовани  электрического сигнала в световой 12. В результате этого в магнитопроводе 19 создаетс  магнитное поле, под действием которого к бимагнито- стрикционной плоской пружине 15 будет приложено результирующее усилие, направленное в сторону магнитопровода 19 и бимагнитострикционной плоской пружине 15, и силы возникающей за счет магнито- стрикционного эффекта верхнего сло  16. То есть поддействием магнитного пол  происходит удлинение верхнего сло  16 бимагнитострикционной плоской пружины 15, в то врем  как длина нижнего сло  17 остаетс  неизменной. В результате чего бимагни- тострикционна  плоска  пружина 15 будет изгибатьс  и отодвигать экран 18. освобожда  путь световому потоку.

Применение оптико-волоконного, коммутатора позволит повысить технико-экономический эффект по сравнению с прототипом при создании комплексных и оптико-волоконных средств автоматики, повышенной надежности, способных функционировать на взрывоопасных объектах. При этом не требуетс  применени  традиционных громоздких и дорогосто щих средств оборудовани  и приборов во взрывоопасном исполнении. Так, например, контроль

положени  запорного органа с помощью лишь одного оптико-волоконного переключател , с передачей на рассто ние во взрывоопасную зону, информации по

оптико-волоконной линии св зи длиной 150 м, позволит высвободить 150 м дефицитных металлических труб. При изготовлении данного устройства, в отличие от прототипа, будет расходоватьс  меньше материала

Claims (1)

1. Потребление электроэнергии в предлагаемом изобретении также сократитс , так как дл  управлени  бимагнитострикционной плоской пружиной с экраном используютс  малый токи благодар  применению в устройстве магнитострикционного эффекта. Формула изобретени  Оптико-волоконный коммутатор, включающий световоды, пара оптически св занных концов которых закреплена на общем

   основании, и бимагнитострикционную пружину с управл емым источником магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, быстродействи  и снижени  оптических потерь, он дополнительно содержит непрозрачный дл  коммутируемого излучени  экран, укрепленный на бимагнитострикционной пружине с возможностью перемещени , торцы оптически св занных световодов закреплены на рассто нии превышающем толщину экрана, а экран размещен в промежутке между торцами световодов, при этом торцы световодов и бимагнитострикционна  пружина с экраном размещены внутри

   герметичного корпуса, заполненного иммерсионной жидкостью с образованием остаточного пузырька при рабочей температуре коммутатора.

   ю

   /2

   //

   8 6 Ц /

   Фиг. 2

   Z 22

   5 S

   Фиг-1