Прибор для измерения физических величин

Прибор для измерения физических величин

Реферат

 

Изобретение относится к высокоточным приборам для измерения физических величин. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в навигационных гироскопических системах. В основу предложенного прибора для измерения физических величин положена задача компенсации погрешностей измерения аналитическим путем. При этом для высокоточных физических измерений могут быть использованы преобразователи, выполненные в виде чувствительных элементов средней точности. Прибор для измерения физической величины движения содержит соединенные последовательно друг с другом преобразователь в виде волоконно-оптоэлектронного датчика, на вход которого подается измеряемая физическая величина движения, перестраиваемый оптический фильтр с дифракционной решеткой и оптическим резонатором, устройство преобразования отфильтрованного оптического сигнала в цифровую форму и вычислительное устройство, снабженное программным продуктом, содержащим математическую модель погрешностей измерений физической величины. Технический результат - повышение точности измерений за счет компенсации погрешности измерений. 13 з.п.ф-лы, 56 ил.

Изобретение относится к высокоточным приборам для измерения физических величин, в которых обработка сигналов, осуществляется преимущественно в оптической и цифровой форме с аналитической компенсацией погрешностей измерений по алгоритмам математической модели программного продукта, установленного в вычислительном устройстве.

Изобретение может быть использовано в гироскопических устройствах, приборах для измерения силы, приборах для измерения давления, приборах для измерения движения, приборах для измерения угловых перемещений, приборах для измерения деформаций материалов, приборах для температурных измерений, приборах для измерения электромагнитных излучений и импульсов, приборах для измерения радиационных излучений и импульсов, системах телекоммуникаций и оптических системах наведения и пеленгации летательных аппаратов.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в навигационных гироскопических системах.

Известен прибор для измерения физических величин (Экспериментальная механика. Книга 1. Под ред. А. Кобаяси. М.: Мир, 1990 г., с. 145, рис. 4.2), содержащий по меньшей мере один канал для измерения параметров физических величин, включающий в себя соединенные последовательно друг с другом преобразователь, на вход которого подается измеряемая физическая величина, фильтр, устройство преобразования отфильтрованного сигнала в цифровую форму и вычислительное устройство в виде процессора. При этом выход преобразователя соединен со входом фильтра, выход фильтра соединен со входом устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму, выход устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму соединен со входом вычислительного устройства.

Известный прибор не позволяет производить измерения параметров физической величины с компенсацией погрешностей измерений аналитическим путем, что существенным образом ограничивает возможности использования преобразователей, выполненных в виде чувствительных элементов средней точности, для высокоточных измерений параметров физических величин.

В основу предложенного прибора для измерения физических величин положена задача компенсации погрешностей измерения аналитическим путем по алгоритму программного продукта, которым снабжено вычислительное устройство. При этом для высокоточных физических измерений могут быть использованы преобразователи, выполненные в виде чувствительных элементов средней точности, для которых разработана математическая модель погрешности измерений.

Другой задачей настоящего изобретения является задача повышения точности измерения за счет линеаризации нелинейных функциональных зависимостей параметров физической величины с помощью новых типов волоконно-оптоэлектронных датчиков, описанных в данном изобретении.

Другой задачей настоящего изобретения является задача увеличения комбинационных возможностей обработки сигналов в оптической форме, полученных после разделения спектра в перестраиваемом оптическом фильтре с управляемой дифракционной решеткой с использованием эффектов отражения от дифракционной решетки и прохождения через дифракционную решетку световых потоков.

Другой задачей настоящего изобретения является задача повышения КПД оптического фильтра за счет одновременного использования в нем перестраиваемого оптического резонатора и суммарного использования сигналов в оптической форме, полученных после отражения от дифракционной решетки и после их прохождения через дифракционную решетку.

С учетом поставленных задач в приборе для измерения физических величин, содержащем по меньшей мере один канал для измерения параметров физических величин, включающем в себя соединенные последовательно друг с другом преобразователь, на вход которого подается измеряемая физическая величина, фильтр, устройство преобразования отфильтрованного сигнала в цифровую форму и вычислительное устройство, при этом выход преобразователя соединен со входом фильтра, выход фильтра соединен со входом устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму, выход устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму соединен со входом вычислительного устройства согласно изобретению, преобразователь выполнен с возможностью получения на его выходе сигнала в оптической форме, формируемого по меньшей мере одним светоизлучателем преобразователя, установленным на входе фильтра. Фильтр выполнен оптическим в виде оптоэлектронного узла и дополнительно содержит устройство управления топологией оптического фильтра, снабженное интерфейсом, которое соединено со вторым дополнительным входом фильтра, а также последовательно через его интерфейс и интерфейсную шину данных с вычислительным устройством. Оптический фильтр снабжен последовательно соединенными друг с друг перестраиваемыми дифракционной решеткой и оптическим резонатором с возможностью изменения их топологии, которые размещены в оптически прозрачных жидкокристаллических слоях, снабженных группами прозрачных электродов, размещенных между указанными слоями, с возможностью формирования между указанными прозрачными электродами топологии оптически непрозрачных зон, сформированных управляющими напряжениями, подаваемыми с устройства управления топологией оптического фильтра, электрически соединенного с указанными электродами. При этом оптический фильтр выполнен с возможностями фильтрации световых потоков на их отражении от дифракционной решетки и/или прохождении через дифракционную решетку, а также подключения, изменения частотных характеристик и отключения оптического резонатора, оптический резонатор соединен через световодный жидкокристаллический слой, являющийся одновременно выходом фильтра, с по меньшей мере одним фотоприемником, установленным на входе устройства преобразования отфильтрованного оптического сигнала в цифровую форму, выполненного в виде оптоэлектронного преобразователя, снабженного интерфейсом. Оптоэлектронный преобразователь выполнен с возможностью получения на его выходе электрического сигнала в цифровой форме и соединен последовательно через его интерфейс и интерфейсную шину данных с вычислительным устройством, выполненным с возможностью определения погрешности измерения физической величины аналитическим путем по алгоритму программного продукта, которым снабжено вычислительное устройство.

Основным ядром технического решения изобретения является наличие в составе прибора для измерения физических величин перестраиваемого оптического фильтра, состоящего из последовательно соединенных друг с другом дифракционной решеткой и оптического резонатора с возможностью изменения их топологии. Устройство управления топологией оптического фильтра, снабженное соответствующим программным продуктом с математической моделью дифракционной решетки, позволяет оптимизировать работу фильтра, осуществить эффективное разделение светового потока на составляющие спектра и после последующего преобразования светового потока в цифровую форму осуществить обработку полученной информации в вычислительном устройстве.

Первой особенностью прибора для измерения физических величин, отличающего его от известных, является использование в оптическом фильтре перестраиваемой дифракционной решетки и оптического резонатора, выполненных в световодных жидкокристаллических слоях. Это позволяет сделать прибор для измерения физических величин широкополосным. С использованием процедур преобразования физической величины в сигнал оптической формы и использования процедур прямого ввода в оптический фильтр оптических сигналов, поступающих на входы прибора, представляется возможным с использованием предложенной технологии фильтрации сигнала в перестраиваемом оптическом фильтре с оптическим резонатором перекрыть диапазон измерения параметров физических величин от инфранизких частот 0,1-3 Гц до 10¹⁶ - 10²⁰ Гц.

Другой особенностью прибора для измерения физических величин, вытекающей из первой, является возможность реализации раздельного определения погрешностей измерения преобразователя ^преобр и погрешности измерения ^внеш , зависящей от внешних факторов, которые в наибольшей степени могут оказать влияние на определение погрешности измерения прибора _пр в целом. При этом определение ^преобр предлагается осуществлять аналитическим путем, а определение ^внеш должно осуществляться методами прямого измерения с использованием высокоточных датчиков.

В общем случае погрешность измерения физической величины _фв, которую можно рассматривать как погрешность прибора _пр для измерения физических величин, имеет вид _фв = _пр = F(^преобр,^оптф,^оптц,^ВУ,^топ,^внеш) (1) где ^преобр - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью преобразователя; ^оптф - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью оптического фильтра (топологии дифракционной решетки); ^оптц - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму; ^ВУ - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью вычислительного устройства (например, точность вычисления до определенного знака); ^топ - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью устройства управления топологией оптического фильтра; ^внеш - составляющая погрешности измерения физической величины, зависящей от факторов, которые описываются математической моделью внешних факторов (вибрационные и ударные воздействия, угловая скорость вращения Земли, географическая широта места, ускорение свободного падения, радиационные излучения и импульсы, световые импульсы, электромагнитные излучения и импульсы, температурные воздействия, влажность и т.п.). В значительном числе случаев ^внеш является медленно меняющейся величиной.

В общем случае каждая из рассматриваемых погрешностей ^преобр,^оптф,^оптц,^ВУ,^топ может в определенной мере быть функционально зависимой величиной от погрешности ^внеш измерения физической величины, зависящей от внешних факторов. С учетом того, что изначально поставлена задача использования в высокоточном приборе для измерения физических величин чувствительных элементов средней точности, то можно утверждать, что В этом случае для упрощения математических моделей может быть принято допущение, что влияние ^оптф,^оптц,^ВУ,^топ на погрешность прибора _пр достаточно мало и указанные погрешности равны нулю, т.е.

^оптф = 0;^оптц = 0;^ВУ = 0;^топ = 0. (3) В рамках рассмотренных вариантов технических решений по данной заявке с учетом вышеизложенных допущений обращено внимание на раздельное определение погрешностей измерения ^преобр и ^внеш , которые в наибольшей степени могут оказать влияние на определение погрешности измерения прибора _пр в отношении рассматриваемых физических величин и использование определенных вышеперечисленных погрешности для их последующей алгоритмической компенсации. При этом определение ^преобр должно осуществляться аналитическим путем, а определение ^внеш должно осуществляться методами прямого измерения с последующей аналитической компенсацией.

Данный подход позволяет реализовать конструктивные варианты прибора для измерения любых известных физических величин, в которых могут одновременно использоваться среднеточные чувствительные элементы, погрешности ^преобр которых вычисляются и компенсируются аналитическим путем, а также высокоточные датчики для прямого измерения ^внеш и последующей аналитической компенсации суммарной погрешности _пр с использованием вычислительного устройства, снабженного программными продуктами. При этом погрешность прибора для измерения физических величин может иметь вид _пр = F(^преобр,^внеш). (4) В качестве чувствительных элементов средней точности могут быть использованы, например, динамически настраиваемые гироскопы, камертонно-оптические гироскопы, волновые твердотельные гироскопы, описанные в данном изобретении.

В качестве высокоточных датчиков могут быть, например, использованы высокоточные волоконно-оптоэлектронные датчики, предложенные в данном изобретении.

Другой особенностью технического решения рассматриваемого прибора и отличающего его от известных технических решений является также наличие в вычислительном устройстве программного продукта с математической моделью погрешностей измерения, что позволяет после обработки полученной информации практически полностью компенсировать все систематические и часть случайных погрешностей, например, связанных с вибрационными нагрузками. При этом совместное управление топологией оптического фильтра с помощью указанного выше устройства и процедура вычисления погрешности измерения по разработанным моделям позволяет говорить о возможности достижения высокоточных измерений параметров физической величины при использовании чувствительных элементов средней точности.

Применение технологий совместной обработки оптической информации при прохождении световых потоков через дифракционную решетку и после отражения световых потоков от дифракционной решетки может также повысить КПД оптического фильтра до 80-90%.

Применение в оптическом фильтре перестраиваемого оптического резонатора позволяет фактически осуществлять усиление световых потоков в заданном диапазоне частот и тем самым дополнительно повысить КПД оптического фильтра.

В целях расширения функциональных возможностей конструктивные варианты прибора для измерения физических величин могут быть выполнены в виде гироскопического устройства, или прибора для измерения силы, или прибора для измерения давления, или прибора для измерения движения, вибрационных и ударных нагрузок, или прибора для измерения угловых перемещений, или прибора для измерения деформаций материалов, или прибора для температурных измерений, или пеленгатора, или прибора для измерения электромагнитных и радиационных излучений и импульсов.

В целях расширения функциональных возможностей конструктивные варианты преобразователя могут быть выполнены в виде датчика или чувствительного элемента.

В целях расширения функциональных возможностей конструктивные варианты датчика могут быть выполнены в виде тензодатчика, или пьезоэлектрического датчика, или волоконно-оптического датчика, или оптического датчика, или волоконно-оптоэлектронного датчика, или фотоэлектрического датчика, или датчика на основе микропереключателей, датчика на основе жидкостного переключателя, или датчика в виде индуктивного преобразователя перемещений, или емкостного датчика, или термосопротивления, или потенциометрического датчика, или индукционного датчика, или сельсина, или сильфона.

В целях расширения функциональных возможностей конструктивные варианты чувствительного элемента могут быть выполнены в виде динамически настраиваемого гироскопа, или оптического гироскопа, или лазерного гироскопа, или волоконного оптического гироскопа, или волнового твердотельного гироскопа, или камертонно-оптического гироскопа, или акселерометра, или датчика угловых скоростей, или сферического гироскопа, или силового гироскопа, или индикаторного гироскопа, или системы телекоммуникаций, или оптической системы наведения ракет, или системы пеленгации.

В целях повышения точностных характеристик прибора для измерения физической величины движения и достижения линеаризации нелинейных функций указанной физической величины волоконно-оптоэлектронный датчик выполнен в виде оптоэлектронного устройства, содержащего первое и второе основание, на первом основании установлены светоизлучатели и фотоприемники с возможностью светоизлучения и приема световых потоков, на втором основании установлен по меньшей мере один U-образный волоконно-оптический возвращатель световых потоков, выполненный в виде петлеобразного отрезка оптического волокна, при этом первое и второе основание установлены с возможностью взаимного перемещения или вращения.

В целях оптимизации технологического процесса изготовления волоконно-оптоэлектронного датчика первое основание оптоэлектронного устройства выполнено в виде оптоэлектронной матрицы.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин светоизлучатели и фотоприемники размещены в оптоэлектронной матрице поочередно друг с другом, и/или группами вдоль прямой линии, и/или в многорядовом порядке, и/или со смещением шага относительно предыдущего ряда, и/или вдоль зигзагообразной кривой, и/или вдоль эллипсообразной кривой, и/или вдоль концентрической кривой, и/или Т-образно, и/или П-образно, и/или Х-образно, и/или Z-образно, и/или Н-образно, и/или V-образно, и/или Г-образно, L-образно, и/или крестообразно.

В целях повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин светоизлучатели и/или фотоприемники дополнительно снабжены отрезками световода.

В целях повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин торцевая поверхность отрезка световода дополнительно снабжена оптически прозрачной линзой и/или шариком.

В целях достижения эффекта фазовой модуляции U-образный волоконно-оптический возвращатель световых потоков выполнен с возможностью изменения расстояния между концами оптического волокна, и/или углов приема и возвращения световых потоков, и/или с возможностью изменения кривизны изгиба оптического волокна.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин U-образные волоконно-оптический возвращатели световых потоков установлены Т-образно, и/или Х-образно, и/или V-образно, и/или Л-образно, и/или Г-образно, и/или Н-образно, и/или L-образно, и/или крестообразно, и/или вдоль прямой линии, и/или параллельно друг другу.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин оптический фильтр содержит многогранную выпуклую призму, на гранях которой размещены светоизлучатели преобразователя и фотоприемники, многогранная оптическая призма оптически соединена с оптическим выключателем, выполненным в виде первого световодного жидкокристаллического слоя, размещенного между первым и вторым общими прозрачными электродами, оптический выключатель выполнен с возможностью светоотражения от оптически непрозрачной зоны, сформированной управляющим напряжением, подаваемым на первый и второй прозрачные электроды с устройства управления топологией оптического фильтра, и оптически соединен с последовательно соединенными друг с другом перестраиваемыми дифракционной решеткой и оптическим резонатором, при этом дифракционная решетка содержит по меньшей мере три (второй, третий и четвертый) световодных жидкокристаллических слоя и объединенные группы третьих и четвертых прозрачных электродов, оптически соединенные друг с другом и с оптическим выключателем в последовательности первый общий прозрачный электрод, первый световодный жидкокристаллический слой, второй общий прозрачный электрод, второй световодный жидкокристаллический слой, третий прозрачный электрод, третий световодный жидкокристаллический слой, четвертый прозрачный электрод, четвертый световодный жидкокристаллический слой, объединенные группы прозрачных электродов размещены с периодом d вдоль второго, третьего и четвертого световодных жидкокристаллических слоев, дифракционная решетка выполнена в виде оптически непрозрачных зон с возможностью светоотражения и сформированных управляющими напряжениями, подаваемыми на группы прозрачных электродов с устройства управления топологией оптического фильтра, четвертый световодный жидкокристаллический слой оптически соединен с оптическим резонатором, выполненным в виде пятого световодного жидкокристаллического слоя, снабженного светоотражающими слоем, пятым и шестым общими прозрачными электродами, при этом пятый световодный жидкокристаллический слой размещен между пятым и шестым общими прозрачными электродами в последовательности четвертый световодный жидкокристаллический слой, пятый общий прозрачный электрод, пятый световодный жидкокристаллический слой, шестой общий прозрачный электрод, светоотражающий слой, на торцах оптического резонатора и в выемках светоотражающего слоя размещены фотоприемники, оптически соединенные с пятым световодным жидкокристаллическим слоем на торцах резонатора или через шестой общий прозрачный электрод с пятым световодным жидкокристаллическим слое, при этом оптический резонатор выполнен с возможностью светоотражения световых потоков от оптически непрозрачной зоны, сформированной управляющим напряжением, подаваемым на пятый и шестой прозрачные электроды с устройства управления топологией оптического фильтра.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин оптический фильтр содержит первый световодный жидкокристаллический слой, оптически соединенный с по меньшей мере одним светоизлучателем преобразователя и размещен между первым и вторым светоотражающими слоями, в выемке второго светоотражающего слоя и корпуса фильтра размещены последовательно оптически соединенные друг с другом перестраиваемые дифракционная решетка и оптический резонатор, при этом дифракционная решетка, на вход которой через световодный жидкокристаллический слой подается со светоизлучателя преобразователя оптический сигнал в виде светового потока содержит по меньшей мере один второй световодный жидкокристаллический слой, оптически соединенный с первым световодным жидкокристаллическим слоем, первые прозрачные электроды размещены между первым и вторым световодными жидкокристаллическими слоями, первые прозрачные электроды размещены над вторым общим прозрачным электродом между первым и вторым световодными жидкокристаллическими слоями с периодом d, второй общий прозрачный электрод размещен между вторым и третьим световодными жидкокристаллическими слоями, дифракционная решетка выполнена в виде оптически непрозрачных зон с возможностью светоотражения, сформированных управляющими напряжениями, подаваемыми с устройства управления топологией оптического фильтра на первые прозрачные электроды и второй общий прозрачный электрод, дифракционная решетка через второй общий прозрачный электрод оптически соединена с перестраиваемым оптическим резонатором, выполненным в виде третьего световодного жидкокристаллического слоя, размещенного между вторым и третьим общими прозрачными электродами, оптический резонатор снабжен дополнительным четвертым световодным жидкокристаллическим слоем, размещенным между третьим и четвертым общими прозрачными электродами, четвертый общий прозрачный электрод установлен на третьем светоотражающем слое, который размещен на внутренней поверхности выемки, обращенной к дополнительному четвертому световодному жидкокристаллическому слою, жидкокристаллические слои, прозрачные электроды и светоотражающие слои размещены в выемке второго светоотражающего слоя и корпуса оптического фильтра в последовательности: первый светотражающий слой, первый световодный жидкокристаллический слой, первые прозрачные электроды, второй световодный жидкокристаллический слой, второй общий прозрачный электрод, третий световодный жидкокристаллический слой, третий прозрачный электрод, четвертый световодный жидкокристаллический слой, четвертый прозрачный электрод, третий светоотражающий слой, в выемках третьего светоотражающего слоя размещены фотоприемники, оптически соединенные через четвертый прозрачный электрод с четвертым световодным жидкокристаллическим слоем.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин в целях расширения функциональных возможностей оптический фильтр дополнительно снабжен вторым выходом, выполненным с возможностью поступления на него светового потока, отраженного от дифракционной решетки или оптического фильтра, при этом второй выход оптического фильтра соединен с дополнительным входом устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин светоизлучатели выполнены в виде светодиода, и/или светоизлучающего диода, и/или лазера, и/или жидкокристаллического световода, и/или оптического волокна, и/или оптически прозрачной призмы.

В конструктивных вариантах прибора для измерения физических величин фотоприемники выполнены в виде фотодиода, и/или фототранзистора, и/или фототиристора, и/или жидкокристаллического световода, и/или оптического волокна, и/или оптически прозрачной призмы.

В целях расширения функциональных возможностей прибора для измерения физических величин устройство преобразования оптического сигнала в цифровую форму выполнено в виде соединенных последовательно друг с другом оптоэлектронного преобразователя, выполненного с возможностью преобразования оптического сигнала в электрический сигнал аналоговой формы, усилителя и аналого-цифрового преобразователя.

В целях оптимизации технологического процесса изготовления и повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин устройство управления топологий оптического фильтра выполнено в виде процессора.

В целях оптимизации технологического процесса изготовления и повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин он выполнен в виде компьютера.

В целях оптимизации технологического процесса изготовления и повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин оптический фильтр, и/или оптоэлектронный преобразователь, и/или усилитель, и/или аналого-цифровой преобразователь, и/или цифроаналоговый преобразователь выполнены в виде карты, установленной в компьютере и соединенной через интерфейс с его материнской платой.

В целях оптимизации технологического процесса изготовления и повышения точностных характеристик прибора для измерения физических величин датчик, и/или чувствительный элемент, и/или оптический фильтр, и/или оптоэлектронный преобразователь, и/или усилитель, и/или аналого-цифровой преобразователь, и/или цифроаналоговый преобразователь выполнены в виде интегрального модуля, и/или объемного интегрального модуля, и/или ЧИПа.

В конструктивном варианте в целях расширения функциональных возможностей прибора для измерения физических величин динамически настраиваемый гироскоп выполнен в виде корпуса, зафиксированного на объекте и привязанного по меньшей мере к одной из его осей, внутри корпуса размещена платформа, привязанная к осям корпуса и выполненная с возможностью разворота по меньшей мере в двухскоростном режиме вокруг своей оси с помощью закрепленного на указанной оси электродвигателя, снабженного устройством фиксации, на платформе установлены динамически настраиваемый гироскоп, привязанный к осям платформы, и два акселерометра или один двухкоординатный датчик наклона, привязанные к измерительным осям динамически настраиваемого гироскопа, волоконно-оптоэлектронные датчики установлены своими частями на платформе и корпусе прибора, на корпусе прибора установлены оптический фильтр с устройством управления топологией оптического фильтра, оптоэлектронный преобразователь, усилитель, аналого-цифровые преобразователи и вычислительное устройство, которое через интерфейсную шину данных и соответствующие интерфейсы соединено с динамически настраиваемым гироскопом, акселерометрами или двухкоординатным датчиком наклона, электродвигателем, устройством фиксации электродвигателя, аналого-цифровыми преобразователями и устройством управления топологией оптического фильтра.

В конструктивном варианте в целях расширения функциональных возможностей прибора для измерения физических величин волновой твердотельный гироскоп выполнен в виде гиперболоида вращения.

В конструктивном варианте в целях расширения функциональных возможностей прибора для измерения физических величин гироскоп камертонно-оптического типа содержат камертон, который выполнен в виде световода с возможностью распространения внутри указанного световода световых потоков, при этом камертон дополнительно снабжен волоконно-оптоэлектронными датчиками, установленными в основании U-образного изгиба и напротив концов усиков камертона с возможностью светоизлучения световых потоков в световод и приема световых потоков из световода.

В конструктивном варианте в целях расширения функциональных возможностей прибора для измерения физических величин камертонно-оптический гироскоп снабжен по меньшей мере двумя камертонами, выполненными в виде световодов и расположенных относительно друг друга соосно и встречно с соосным размещением каждой пары усиков соответствующих камертонов, при котором оптически прозрачные торцевые поверхности усиков камертонов обращены друг к другу, при этом камертонно-оптический гироскоп выполнен с возможностью работы в режимах "короткого" и/или "длинного" оптического контура.

На фиг. 1 показана общая структурная схема прибора для измерения физической величины движения; на фиг. 2, 3 - устройство волоконно-оптоэлектронного датчика; на фиг. 4 - принцип модуляции светового потока при смещении оптического волокна относительно светоизлучателя; на фиг. 5 - конструктивный вариант оптического фильтра; на фиг. 6-8 - основные режимы работы оптического фильтра; на фиг. 9 - использование прибора для измерения физической величины движения в гироскопическом устройстве, построенном на динамически настраиваемом гироскопе; на фиг. 10 - использование прибора для измерения физической величины движения в гироскопическом устройстве, построенном на волновом твердотельном гироскопе; на фиг. 11 - деформация кромки резонатора в волновом твердотельном гироскопе; на фиг. 12, 13 - конструктивные варианты гироскопического устройства с резонатором в виде гиперболоида вращения; на фиг. 14-16 - конструктивные варианты прибора для измерения физической величины движения в гироскопическом устройстве, построенном на резонаторах камертонно-оптического типа; на фиг. 17-19 - конструктивные варианты волоконно-оптоэлектронных датчиков; на фиг. 20-35 - конструктивные варианты размещения светоизлучателей и фотоприемников в оптоэлектронной матрице; на фиг. 36-45 - конструктивные варианты размещения U-образных волоконно-оптических возвращателей световых потоков; на фиг. 46-48 - конструктивные варианты прибора для измерения физической величины движения в гироскопическом устройстве, построенном на резонаторах камертонно-оптического типа с "короткими" и "длинными" оптическими контурами; на фиг. 49, 50 - конструктивный вариант оптического фильтра с режимами его работы; на фиг. 51 - использование прибора для измерения физической величины в телекоммуникационной системе; на фиг. 52-55 - использование прибора для измерения физической величины в оптической системе наведения ракет; на фиг. 56 - многоканальный прибор для измерения физических величин в виде компьютера.

В лучшем конструктивном варианте прибор для измерения физических величин выполнен в виде прибора для измерения физической величины движения, с помощью которого можно определять линейные и угловые перемещения объектов, их скорость и ускорение, а также деформации материалов и конструкций. Кроме того, данный прибор может быть использован для определения величины вибрационных и ударных воздействий на эксплуатируемые приборы.

Прибор для измерения физической величины движения (фиг. 1) содержит соединенные последовательно друг с другом преобразователь 1 в виде волоконно-оптоэлектронного датчика, на вход которого подается измеряемая физическая величина движения 2, фильтр 3, устройство 4 преобразования отфильтрованного оптического сигнала в цифровую форму и вычислительное устройство 5. При этом выход преобразователя 1 соединен с первым входом фильтра 3, выход фильтра 3 соединен со входом устройства 4 преобразования оптического сигнала в цифровую форму (электрический сигнал в импульсной форме), выход устройства преобразования оптического сигнала в цифровую форму соединен со входом вычислительного устройства 5.

Волоконно-оптоэлектронный датчик 1 выполнен с возможностью получения на его выходе сигнала в оптической форме в виде светового потока 6, имеющего спектр f , содержащий f_дв, которая характеризует величину движения: линейные или угловые перемещения объекта, его скорость и ускорение, а также деформации материалов или констр