Оптический датчик для измерения смещений

Оптический датчик для измерения смещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к средствам измерения линейных смещений и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин. Целью изобретения является увеличение диапазона чувствительности и упрощение датчика за счет оптимального согласования световода и датчика. Оптимальное согласование достигается за счет того, что отражатель расположен соосно волноводу так, что центр его кривизны расположен в плоскости выходного торца световода, а радиус R кривизны и диаметр D отражателя связаны с числовой апертурой NA волновода соотношением D/2R=1/√1/(NA)<SP POS="POST">2</SP>-1. Распространяющееся по световоду 1 излучение отражается отражателем 2 и фокусируется им обратно в световод. При смещении отражателя 2, связанного с объектом, изменяется доля излучения, введенного обратно в световод, что используется в качестве информативного сигнала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4224207/24-28 (22) 25.02.87 (46) 07.07.89,Бюл, Ф 25 (72) В.И.Аджалов, С.Б.Дмитриев, И.С.Клименко, В.Ф„Ламекин и И.Н.Сисакян (53) 531.71:531 14 (088„8) (56) Бусурин В.И, и др. Оптические и волоконно-оптические датчики (обзор). — Квантовая электроника, т.1 2, 1985, У 5, с. 907. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к средствам измерения линейных смещений и Мо жет быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин, Целью изобретения является увеличение диапазона чувствительности и упрощение датчика за счет оптимального согласо„„SU„„) 492216 А 1 вания световода и датчика. Оптимальное согласование достигается за счет того, что отражатель расположен соосно волноводу так, что центр его кривизны расположен в плоскости выходного торца световода, а радиус R кривизны и диаметр D отражателя связаны с числовой апертурой NA волновода

D 1 соотношением

Распространяющееся по световоду 1 излучение отражается отражателем 2 и фокусируется им обратно в световод.

При смешении отражателя 2, связанного с объектом, изменяется доля излучения, введенного обратно в световод, что используется в качестве информативного сигнала. 3 з,п. ф-лы, 1 ил.

1493216

?1? обре? ение относится к средствам измерения линейных смешений и может быть и с, ? ь э о в Я н о к а к ч у Б с т В и т е?? ь нь?й .i??eMe;» г при измерении широкого класса физических величин, изменение которьс. Бо вре ;ени непосредственно или опосредованно нь?зь?Бает соответствующие смещения физических тел или их поверхностей °

Пель изобретения — увеличение диапазона чувстнитеиьности H упрощение датчика за счет оптимального согласования светоноца и отражателя.

?1а чертеже представлена схема датчика, Датчик содержит диэлектрический волновод 1 и сферический отражатель

2, выполненный с возможностью перемещения перпендикулярно своей оптической оси и ориентированный так, что его ось параллельна оптической оси волновода, а центр кривизны расположен в плоскости выходного торца светон ода.

Датчик работает следующим образом.

Распространяющееся по световоду

1 оптическое излучение отражается отражателем 2, фокусируется обратно в световод и далее используется как информативный сигнал, При появлении перпендикулярных оси световода смещений оптического сферического отражателя часть излучения, вводимого в световод, изменяется за счет пространственной фильтрации пучка излучения на торце светонода, вследствие чего реализуется модуляция интенсивности излучения, вводимого в световод. Выполнение условия, связывающего радиус R кривизны н диаметр D отражателя через числовую апертуру

NA световода

D 1

7В, обеспечивает их согласование, т.е. полный ввод 100Х излучения обратно в светонод при "крайнем правом" положении отражателя. Вь???олнение условий по пп. 2 и 3 формула изобретения определяет установку отражателя относительно датчика в положение, обес5 печив ающее максимальную чувствительность датчика при измерениях. При этом, если смещения не знакопеременны, в исходном положении вводится в светонод 100Х света, а если А, и А

1р отличны от нуля, нсе излучение вводится при максимальных амплитудах смещения (предполагается, что коэффициент отражения отражателя близок к единице).

15 °

Формула и э обр ет ения ! . Оптический датчик для измерения смещений, содержащий оптически

20 связанные оптический диэлектрический волновод и отражатель, выполненный с воэможностью перемещения под внешним воздействием, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения диапазона чувствительности и упрощения датчика, отражатель выполнен сферическим с возможностью перемещения перпендикулярно своей оптической оси и ориентирован так, что его ось

30 параллельна оптической оси волноводл, центр кривизны расположен в плоскости выходного торца световода, а диаметр D отражателя и радиус R его кривизны связаны с числовой аперту35 poA NA волновода соотношением

2R

2. Датчикпоп.1, отлич аюшийся тем, что, с целью измерения знакопеременных гинейных смещений, отражатель размещен так, что его оптическая ось смещена относи45 тельно оси волновода на величину, равную наибольшему смещению объекта.

3. Датчик по п,1, о т л и ч а ? шийся тем, что, с целью измерения энакопостоянных смещений, оптические оси отражателя и вапновода смещены.