Волоконно-оптический преобразователь

Волоконно-оптический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для преобразования измеряемого параметра (перемещения , давления, ускорения и т.д.) в изменение интенсивности оптического излучения . Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя за счет введения дополнительной модуляции излучения в результате вытекания направленных мод. В преобразователе при воздействии измеряемого параметра на чувствительный элемент происходит изменение расстояния между выходным торцом излучающего волоконного световода и отражателем , жестко связанным с чувствительным элементом, и одновременно изменение радиуса изгиба R участка петли волоконного световода, расположенного между наружной поверхностью стенки неподвижного корпуса и внутренней поверхностью чувствительного элемента. Дополнительная модуляция излучения, попадающего обратно на вход преобразователя за счет изменения радиуса петли R световода, увеличивает чувствительность преобразователя на 2-3 порядка . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499357/28 (22) 26.10.88 (46) 15.01.91. Бюл. N 2 (71) Специализированное конструкторское бюросопытным производством Отделатеплофизики АН УЗССР (72) P.В.Бутелков, M.ß.Måø, Ш.С.Турсунов, А.Л,Шлифер и Г.А.Юдин (53) 531.7(088,8) (56) Патент Великобритании N 2174805, кл. G 01 D 5/26, 1986, (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для преобразования измеряемого параметра(перемещения, давления, ускорения и т.д.) в изменение интенсивности оптического излучения. Целью изобретения является повыИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для преобразования измеряемого параметра (перемещения, давления, ускорения и т.д.) в изменение интенсивности оптического излучения.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя эа счет введения дополнительной модуляции излучения, прошедшего световод, в результате вытекания направленных мод.

На чертеже представлена схема преобразователя, Преобразователь содержит корпус 1, волоконный световод (ВС} 2, отражатель 3, чувствительный элемент 4, соединительные пластины 5 и 6 и упругие элементы 7 и 8.

„„. Ж„„1620820 А1 шение чувствительности преобразователя эа счет введения дополнительной модуляции излучения в результате вытекания направленных мод. В преобразователе при воздействии измеряемого параметра на чувствительный элемент происходит изменение расстояния между выходным торцом излучающего волоконного световода и отражателем, жестко связанным с чувствительным элементом, и одновременно изменение радиуса изгиба R участка петли волоконного световода, расположенного между наруж- ной поверхностью стенки неподвижного корпуса и внутренней поверхностью чувствительного элемента. Дополнительная модуляция излучения, попадающего обратна на вход преобразователя за счет изменения радиуса петли R световода, увеличивает чувствительность преобразователя на 2 — 3 порядка. 1 ил.

В корпусе t параллельно его стенке 9 расположен отражатель 3, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса 1 под действием измеренного параметра в направлении, перпендикулярном плоскости стенки 9 корпуса 1. Отражатель 3 закреплен в корпусе 1 посредством упругих элементов 7 и 8. установленных. например. между внутренней поверхностью стенки 10 корпуса 1 и отражателем 3 с возможностью деформироваться в направлении перемещения отражателя 3.

Вне корпуса 1 параллельно отражателю

3 установлен чувствительный элемент 4, жестко соединенный с отражателем 3 посредством, например, соединительных пластин

5 и 6. Соединительные пластины 5 и 6 установлены параллельно друг другу и переме1620820 щаются в корпусе 1, например в отверстиях его стенки 9.

Между наружной поверхностью стенки

9 и чувствительным элементом 4 расположен BC 2, выходной торец которого закреплен в стенке 9 таким образом, что плоскость выходного торца лежит в плоскости внутренней поверхности стенки 9, Непосредственно вблизи выходного торца ВС 2 .сформирована петля радиусом изгиба R, причем плоскость изгиба расположения петли ВС 2 перпендикулярна плоскости стенки 9, à R петли определяется выражением:

R 2(бакр + о) + Хмакс, где Ркр — критический радиус изгиба ВС 2; б — диаметр ВС 2;

Х„,„- величина максимального смещения чувствительного элемента 4.

Участок ВС 2, изогнутый в форме петли, контактирует с наружной поверхностью стенки 9 и внутренней поверхностью чувствительного элемента 4, Преобразователь работает следующим образом.

Вводимое в преобразователь по ВС 2 излучение проходит изогнутый в виде петли участок и выходит из торца ВС 2, Некоторая часть излучения отражается от отражателя

3, возвращается в ВС 2, после чего вторично проходит участок ВС 2, изогнутый в форме петли, Интенсивность этой части излучения, прошедшего преобразователь, является функцией следующих параметров: расстоя. ния между выходным торцом BC 2 и отражателем 3; диаграммы направленности выходного торца ВС 2; определяемого угловой расходимостью а и осью диаграммы направленности 0; радиуса R изгиба петли

ВС 2.

Под действием измеряемого параметра, приложенного к чувствительному элементу 4, происходит его перемещение, а также перемещение связанного с ним жесткой связью отражателя 3 относительно неподвижного корпуса 1, Перемещение отражателя 3 приводит к изменению значения Х и, следовательно, к изменению доли излучения, попадающего обратно в BC 2. Одновре5 менно чувствительный элемент 4 изменяет радиус R петли ВС 2, что в свою очередь изменяет диаграмму направленности излучения и приема входного торца ВС 2, а именно: параметры и и О изменяют долю

10 излучения, подаваемого к отражателю 3 и проходящего от отражателя через ВС 2 к входу преобразователя.

Сочетание модуляции величин радиуса изгиба петли R, расстояния между отража15 телем 3 и торцом ВС 2 позволяет на 2 — 3 порядка повысить чувствительность преобразователя по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Волоконно-оптический преобразователь, содержащий корпус, волоконный световод (ВС), изогнутый вблизи выходного торца в плоскости, перпендикулярной стен25 ке корпуса, и закрепленный в этой стенке так, что выходной торец BC лежит в плоскости стенки корпуса, отражатель, установленный упруго в корпусе параллельно плоскости выходного торца ВС с возможно-, 30 стью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости выходного торца ВС, и чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, чувствительный эле35 мент установлен вне корпуса параллельно отражателю и связан с ним жесткой механической связью, ВС изогнут в форме петли и размещен так, что участки петли контактируют с наружной поверхностью корпуса и

40 внутренней поверхностью чувствительного элемента, а радиус R петли 2(Якр+ б)+ Хмакс, где Ryp — критический радиус изгиба световода, d — диаметр световода, Хмакс — максимальная величина смещения чувствительного

45 элемента.

1620820

Составитель Н.Серебренникова

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4237- Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5