UA143765U

UA143765U - FIBER-OPTICAL PRESSURE SENSOR

Info

Publication number: UA143765U
Application number: UAU202001348U
Authority: UA
Inventors: Олена Михайлівна Костенко; Микола Дмитрович Кошовий; Віктор Володимирович Муратов; Ірина Віталіївна Ільїна
Original assignee: Полтавська Державна Аграрна Академія
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-08-10

Abstract

Волоконно-оптичний датчик тиску містить корпус із закріпленою в ньому пружною мембраною, рухомий світловод, з'єднаний через штангу з мембраною, розміщений по торцю входу світловода сальник. Введено підключений до реєструючого приладу фоточутливий шар, який нанесений на внутрішній поверхні корпусу.The fiber-optic pressure sensor comprises a housing with an elastic membrane fixed in it, a movable light guide connected through a rod to the membrane, and an oil seal placed at the end of the light guide inlet. A photosensitive layer connected to the recording device, which is applied to the inner surface of the housing, is introduced.

Description

Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки і може застосовуватися для вимірювання тиску в різних сферах техніки.The utility model belongs to the field of measuring technology and can be used to measure pressure in various fields of technology.

Відомий оптоволоконний датчик, що містить корпус у вигляді пустотілого циліндра, розміщені по гвинтовій лінії отвори в корпусі, пружні світловоди, які проходять крізь отвори в середину корпусу, фоточутливий шар, нанесений на поверхні корпусу, джерело світла і реєструючий прилад, причому пружні світловоди в середині циліндра мають інерційні елементи, а фоточутливий шар складається із двох циліндричних кілець, що наближаються з двох сторін до гвинтової лінії і включені в мостову схему (Пат. Мо 29600, Україна, МПК СО1Р 15/02, 15/08, опубл. 15.11.2000, Бюл. Мо 6).A known optical fiber sensor containing a body in the form of a hollow cylinder, holes in the body arranged along a helical line, elastic light guides that pass through the holes into the middle of the body, a photosensitive layer applied to the surface of the body, a light source and a recording device, and the elastic light guides in the middle the cylinder has inertial elements, and the photosensitive layer consists of two cylindrical rings approaching from two sides to the helical line and included in the bridge scheme (Pat. Mo 29600, Ukraine, IPC СО1Р 15/02, 15/08, publ. 11/15/2000 , Bul. Mo 6).

Недоліком оптоволоконного датчика є складність конструкції і недостатня його надійність, обумовлені значною кількістю світловодів та інерційних елементів.The disadvantage of the fiber optic sensor is the complexity of the design and insufficient reliability due to the large number of optical fibers and inertial elements.

Найбільш близьким до запропонованого є волоконно-оптичний датчик тиску, що містить корпус із закріпленою в ньому пружною мембраною, оптичний канал, до складу якого входять фіксований і рухомий світловоди, причому рухомий світловод через штангу з'єднаний з мембраною, світловоди установлені з можливістю поперечного переміщення відносно своїх осей, фіксований світловод установлений із можливістю переміщення і фіксації за допомогою гвинта і гайки, а сальники розміщені по торцям входу і виходу світловодів (Пат. Мо 2574227 С1,The closest to the proposed one is a fiber-optic pressure sensor containing a housing with an elastic membrane fixed in it, an optical channel, which includes a fixed and movable light guide, and the movable light guide is connected to the membrane through a rod, the light guides are installed with the possibility of transverse movement relative to its axes, the fixed optical fiber is installed with the possibility of movement and fixation with the help of a screw and a nut, and oil seals are placed on the ends of the optical fiber input and output (Pat. Mo 2574227 C1,

РФ, МПК СОТ 11/00, опубл. 10.02.2016 р., Бюл. Мо 4).RF, IPC SOT 11/00, publ. 10.02.2016, Bul. Mo 4).

Недоліки волоконно-оптичного датчика тиску: складність конструкції; необхідність наладки фіксованого світловоду.Disadvantages of the fiber-optic pressure sensor: the complexity of the design; the need to set up a fixed fiber optic cable.

В основу корисної моделі поставлено задачу спростити конструкцію датчика.The useful model is based on the task of simplifying the design of the sensor.

Поставлена задача вирішується тим, що у волоконно-оптичному датчику тиску, що містить корпус із закріпленою в ньому пружною мембраною, рухомий світловод з'єднаний через штангу з мембраною, розміщений по торцю входу світловода сальник, згідно з корисною моделлю, введено підключений до реєструючого приладу фоточутливий шар, який нанесений на внутрішній поверхні корпусу.The task is solved by the fact that in the fiber-optic pressure sensor, which contains a housing with an elastic membrane fixed in it, a movable optical fiber is connected through a rod to the membrane, an oil seal placed on the end of the optical fiber entrance, according to a useful model, is introduced connected to the recording device photosensitive layer, which is applied to the inner surface of the case.

Заміна фіксованого світловода, установленого із можливістю переміщення і фіксації за допомогою гвинта і гайки, на підключений до реєструючого приладу фоточутливий шар, який нанесений на внутрішній поверхні корпусу, дає змогу спростити конструкцію датчика тиску іReplacing the fixed optical fiber, installed with the possibility of movement and fixation with the help of a screw and nut, with a photosensitive layer connected to the recording device, which is applied to the inner surface of the housing, makes it possible to simplify the design of the pressure sensor and

Зо ліквідувати процес наладки фіксованого світловоду.To eliminate the process of setting up a fixed fiber optic cable.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показана конструкція волоконно- оптичного датчика тиску.The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows the design of the fiber-optic pressure sensor.

Волоконно-оптичний датчик тиску містить корпус 1 із закріпленою в ньому пружною мембраною 2. На внутрішній поверхні корпусу 1 нанесений фоточутливий шар 3, підключений до реєструючого приладу 4. Рухомий світловод 5 закріплений в оптичному каналі через хомут фіксації б і перемичку хомута 7 та з'єднаний через штангу 8 з мембраною 2. Світловод 5 встановлений з можливістю поперечного переміщення в направляючому пазу 9 відносно своєї осі. Направляючий паз 9 виконаний у корпусі 1 датчика. Отвір 10 в корпусі 1 необхідний для подачі тиску, а отвір 11 - для сполучення з атмосферою. По торцю входу світловода 5 розміщений сальник 12, який являється ізолятором атмосферного тиску із вимірюваним, а також зменшує внутрішні утрати у світловоді в процесі його згинання.The fiber-optic pressure sensor contains a housing 1 with an elastic membrane 2 fixed in it. A photosensitive layer 3 is applied to the inner surface of the housing 1, which is connected to the recording device 4. The movable light guide 5 is fixed in the optical channel through the fixing clamp b and the clamp jumper 7 and z' connected through a rod 8 with a membrane 2. The light guide 5 is installed with the possibility of transverse movement in the guide groove 9 relative to its axis. The guide groove 9 is made in the housing 1 of the sensor. Hole 10 in housing 1 is necessary for supplying pressure, and hole 11 - for communication with the atmosphere. A seal 12 is placed on the end of the optical fiber entrance 5, which is an insulator of atmospheric pressure with the measured pressure, and also reduces internal losses in the optical fiber during its bending.

Волоконно-оптичний датчик тиску працює наступним чином.The fiber optic pressure sensor works as follows.

Тиск, що вимірюється, через отвір 10 в корпусі 1 подається на пружну мембрану 2.The measured pressure is applied to the elastic membrane 2 through the hole 10 in the housing 1.

Мембрана 2 зв'язана зі штангою 8, яка переміщує хомут фіксації б оптичного світловоду 5 і визиває поперечне переміщення рухливого світловоду 5 у направляючому пазу 9. При цьому змінюється інтенсивність світла, що виходить із світловода 5 і потрапляє на фоточутливий шар 3. Напруга Ш із цього шару надходить на реєструючий прилад 4 і перетворюється у значення тиску Р. Інтенсивність світла максимальна у випадку, коли світловод 5 займає горизонтальне положення, і зменшується при його поперечному зміщенні.The membrane 2 is connected to the rod 8, which moves the clamp b of the optical fiber 5 and causes the transverse movement of the movable fiber 5 in the guide groove 9. At the same time, the intensity of the light leaving the fiber 5 and falling on the photosensitive layer 3 changes. The voltage Ш with of this layer enters the recording device 4 and is converted into a pressure value P. The light intensity is maximum in the case when the light guide 5 occupies a horizontal position, and decreases with its transverse displacement.

Таким чином, інтенсивність світла на виході світловоду 5, а значить і напруга на виході фоточутливого шару З залежить від переміщення пружної мембрани 2.Thus, the light intensity at the output of the optical fiber 5, and hence the voltage at the output of the photosensitive layer Z, depends on the movement of the elastic membrane 2.

Запропонований волоконно-оптичний датчик тиску дозволяє спростити конструкцію, ліквідувати процес наладки фіксованого світловода та зменшити його масогабаритні характеристики.The proposed fiber optic pressure sensor makes it possible to simplify the design, eliminate the process of setting up a fixed optical fiber and reduce its weight and size characteristics.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA Fiber-optic pressure sensor containing a housing with an elastic membrane fixed in it, a movable light guide connected through a rod with a membrane placed on the end