Способ измерения оптического сигнала при использовании амплитудных оптических датчиков
Реферат
Использование: изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в области разработки измерительных устройств. Сущность заключается в том, что с целью повышения достоверности измерения оптический сигнал подают импульсно. Перед датчиком его разделяют на два сигнала. Один из сигналов пропускают через датчик, где он претерпевает изменение от изменения контролируемого параметра, а другой - через линию задержки. По отношению величин сигналов судят об изменении параметра. 2 ил.
Изобретение относится к области волоконной оптики и наиболее эффективно может быть использовано при работе с амплитудными оптическими датчиками, в которых состояние контролируемого параметра определяют по изменению амплитуды оптического сигнала, подаваемого на указанный датчик.
Известен способ [1] при котором амплитуду оптического сигнала, прошедшего через амплитудный оптический датчик, сравнивают с амплитудой исходного сигнала и по ее изменению определяют изменение контролируемого параметра. Недостатком данного способа является то, что изменение интенсивности оптического сигнала в результате нестабильности излучателя или изменения пропускания оптической линии приводит к ошибке, которая может быть весьма значительной. Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] при котором оптический сигнал пропускают через оптическую линию и амплитудный оптический датчик. При этом исходный сигнал состоит из излучения с длинами волн 1 и 2, полученными из одного источника, и выбранными таким образом, что изменение контролируемого параметра изменяет амплитуду излучения только на одной длине волны, например 1, а изменение пропускания оптической линии и нестабильность источника излучения в равной мере отражаются на излучении с длиной волны 1 и 2. Таким образом, зная исходное отношение мощностей К излучения на длине волны 1 и 2; , где мощность излучения на длинах волн 1 и 2, можно определить относительное изменение сигнала при прохождении излучения на тестирующей длине волны через амплитудный оптический датчик с исключением ошибки, связанной с нестабильностью (дрейфом мощности) источника излучения и изменением пропускания оптической линии. В этом случае Здесь Р коэффициент, отражающий изменение мощности излучения за счет нестабильности излучателя и изменения пропускания оптической линии; S коэффициент, вызывающий изменение мощности излучения на длине волны 1 в датчике за счет изменения контролируемого параметра; мощности излучения на выходе из оптической системы; мощности излучения на входе на соответствующих длинах волн. Недостатком данного способа является невозможность использования монохроматического источника излучения. Кроме того, применение данного способа возможно только в случае, когда изменение контролируемого параметра не влияет на изменение интенсивности излучения на длине волны 2, что сужает функциональные возможности способа. Технический результат, заключающийся в получении достоверных показаний изменения мощности излучения проходящего через амплитудный оптический датчик при использовании монохроматического излучения, достигается заявляемым способом. Сущность заявляемого способа состоит в том, что оптический сигнал пропускают через оптическую линию и амплитудный оптический датчик, при этом оптический сигнал подают в виде импульсов длительностью и периодом T = n, где n > 2, при этом перед амплитудным оптическим датчиком оптический сигнал разделяют на два сигнала, один из которых пропускают через амплитудный оптический датчик, а другой через линию задержки со временем задержки to, где (T-)>to>, а об изменении контролируемого параметра судят по отношению амплитуд импульсов, прошедших через амплитудный оптический датчик и линию задержки. Указанная совокупность признаков позволяет использовать монохроматический источник излучения и в то же время исключить ошибку определения состояния контролируемого параметра, возникающую вследствие нестабильность источника излучения и изменения пропускания оптической линии. Способ поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2а график импульсной подачи оптических сигналов; на фиг. 2б график оптических сигналов, направляемых на амплитудный оптический датчик и в линию задержки; на фиг. 2в график оптических сигналов, прошедших через амплитудный оптический датчик и через линию задержки; на фиг. 2г график оптических сигналов, прошедших через амплитудный оптический датчик и через линию задержки при условии изменения интенсивности света. В соответствии с фиг. 1 устройство содержит источник излучения 1, оптическую линию 2, разветвители 3, 4, амплитудный оптический датчик 5, линию задержки 6, фотоприемник 7. На фиг. 2 показаны: I и t обозначения координат, где I мощность оптического сигнала, t - время. Io исходная мощность оптического излучения, попадающего в оптическую линию 2 из источника излучения 1. I1 и I2 мощности разделенных разветвителем 3 оптических сигналов, направляемых в датчик (I1) и в линию задержки 6 (I2). I3 мощность оптического сигнала, прошедшего через датчик. I4 мощность оптического сигнала, прошедшего через датчик при условии изменения интенсивности света источника излучения и пропускания оптической линии. I5 мощность оптического сигнала, прошедшего через линию задержки при условии изменения интенсивности света источника излучения и пропускания оптической линии. to время задержки. Т период следования импульсов. длительность импульса. Способ реализуется блок-схемой следующим образом. Оптический сигнал Io (фиг. 2а), излучаемый источником 1, попадает в оптическую линию 2 и разделяется на сигналы I1 и I2 разветвителем 3. Сигнал I1, подается на амплитудный оптический датчик 5. Сигнал I2 подается в линию задержки 6. Сигнал I1, пройдя через датчик 5, превращается в сигнал I3, сигнал I2, проходя через линию задержки 6, не изменяется по мощности, но появляется с задержкой to. В случае дрейфа интенсивности источника излучения 1 или изменения степени пропускания оптической линии связи 2 сигнал I3 превращается в сигнал I1, а сигнал I2 в сигнал I5. Импульсная подача позволяет разделить исходный сигнал Io на два I1 и I2, пропустить их по разным каналам, а именно через датчик 5 и через линию задержки 6. Очевидно, что сигнал, прошедший через линию задержки 6, не изменяет своей мощности, в то время как мощность сигнала I1, прошедшего через датчик 5, меняется с I1 до I3 при этом I3 SI1 где S определяется значением контролируемого параметра. Дрейф мощности источника излучения 1 и изменение пропускания оптической линии 2 в равной степени сказываются на изменении величины сигналов I3 и I2, которые принимают значение соответственно I4 и I5 т.е. I4 rI3 I5 rI2, где r коэффициент, определяющийся дрейфом интенсивности источника излучения 1 и изменением пропускания оптической линии 2. Сигналы I4 и I5 подаются на фотоприемник 7 через разветвитель 3. Периодичность Т подачи импульсов Io выбирается из соотношения T = n,, где n > 2, а to выбирается из соотношения (T-)>to>.. Таким образом регистрируют два сигнала I4 и I5. Состояние контролируемого параметра определяют из отношения: где К коэффициент, являющийся характеристикой разветвителя 3. Таким образом, способ позволяет исключить ошибку определения состояния контролируемого параметра, возникающую в результате дрейфа мощности источника излучения и изменения пропускания оптической линии, поскольку отношение I4/I5 от этих параметров не зависит. Кроме того, способ позволяет использовать монохроматический источник излучения, например лазерный генератор. В итоге он становится пригодным для работы с амплитудными оптическими датчиками, в которых изменение контролируемого параметра влияет на изменение мощности оптического излучения во всем спектральном диапазоне.Формула изобретения
Способ измерения оптического сигнала при использовании амплитудных оптических датчиков, включающий последовательную подачу оптического сигнала в оптическую линию и амплитудный оптический датчик и проведение измерений по значению контролируемого параметра, отличающийся тем, что оптический сигнал подают в оптическую линию в виде импульсов, длительностью с периодом T = n где n > 2, при этом перед амплитудным оптическим датчиком оптический сигнал разделяют на два сигнала, один из которых пропускают через амплитудный оптический датчик, а другой через линию задержки с временем задержки t0, где (T-) > to> , и определяют значение контролируемого параметра по отношению амплитуд импульсов, прошедших через амплитудный оптический датчик и линию задержки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2