Волоконно-оптический датчик

Волоконно-оптический датчик

Реферат

Изобретение относится к устройствам для измерения вибраций и перемещений и может быть использовано для измерения параметров вибрации и перемещений в процессе испытания и эксплуатации различных изделий. Техническим результатом предложения является усовершенствование схемы работы устройства, включающей в себя два волоконно-оптических канала, источник излучения, два фотоприемника и электрический блок. Отличительной особенностью вышеуказанной схемы работы устройства является то, что она содержит оптические модуляторы, усилитель фототока, один фотоприемник и избирательные фильтры, соответствующие частоте модуляторов, при этом фотоприемник подключен через оптические модуляторы, имеющие различные частоты модуляции, к входу усилителя фототока и затем к фильтрам, с частотой, соответствующей частоте оптических модуляторов, выход последних - к электрическому блоку, объединяющих сигналы. Данное предложение позволяет повысить точность измерения за счет исключения погрешности от различия характеристик преобразователей и усилителей оптоэлектронных каналов.

Известен волоконно-оптический датчик [Методы автоматической компенсации погрешностей бесконтактных рефлектометрических волоконно-оптических преобразователей // Библиотека по автоматике. Выпуск 670. Волоконно-оптические преобразователи с внешней модуляцией. М. Энергоатомиздат, 1989, ISBN 5-283-01502-5, стр. 90-95], принятый за прототип, содержащий два волоконно-оптических канала, источник излучения, два фотоприемника и электронный блок. Принцип работы данного устройства заключается в передаче с волоконно-оптических каналов световых импульсов о вибрирующем изделии и преобразовании этих импульсов с помощью фотоприемников и дальнейшей передачи на электронный блок.

Вышеуказанное устройство позволяет в определенной степени измерять параметры вибрации и перемещения, однако оно обладает существенным недостатком, а именно: оно имеет погрешность измерения за счет влияния различия характеристик преобразователей и усилителей оптоэлектронных каналов.

В предложенном устройстве измерения вибраций и перемещений поставленная задача решена за счет нового выполнения его схемы работы, а именно: в схему, содержащую два волоконно-оптических канала, источник излучения, два фотоприемника, электрический блок введены оптические модуляторы с различной частотой модуляции, усилитель фототока, фильтры, соответствующие частоте модуляторов, при этом используется только один фотоприемник, подключенный через оптические модуляторы, имеющие различные частоты модуляции, к входу усилителя фототока и затем к фильтрам, с частотой, соответствующей частоте оптических модуляторов, выход последних - к электрическому блоку, объединяющих сигналы.

Сопоставительный анализ известной и предложенной схемы показал, что более высокая точность измерения предложенной схемы достигнута за счет устранения различия характеристик преобразователей и усилителей оптоэлектронных каналов за счет использования оптических модуляторов с различными частотами модуляции и фильтров с частотами, соответствующими частотам этих оптических модуляторов, а также использование только одного фотоприемника.

Блок-схема волоконно-оптического датчика для измерения вибраций и перемещений представлена на чертеже, где показаны: два волоконно-оптических канала - 1 и 2; источник излучения - 3; два оптических модулятора - 4 и 5, которые имеют различные частоты модуляции; фотоприемник - 6; усилитель фототока - 7; два фильтра - 8 и 9, соответствующие частоте модуляторов 4 и 5 соответственно; электронный блок - 10.

Работает устройство измерения вибраций и перемещений следующим образом.

Во время вибрации тела источник излучения 3 подает световой поток в волоконно-оптические каналы 1 и 2, торцы которых расположены на расстояниях Z₁ и Z₂, причем расстояния различны. Световой поток, отражаясь от вибрирующего тела, генерируется в световые импульсы, проходящие через оптические модуляторы 4 и 5, которые имеют различные частоты модуляции в зависимости от значений Z₁ и Z₂, и фотоприемником 6 преобразуется в электрические импульсы, проходящие через усилитель фототока 7 и подаваемые на фильтры 8 и 9, соответствующие частоте оптических модуляторов 4 и 5 соответственно. После этого электрические сигналы объединяются в электронном блоке 10.

Волоконно-оптический датчик, содержащий источник излучения, два волоконно-оптических канала, фотоприемник, электронный блок, отличающийся тем, что введены два оптических модулятора, которые имеют различные частоты модуляции, и избирательные фильтры, соответствующие частотам модуляторов, а также фотоприемник для двух оптических модуляторов, при этом волоконно-оптические каналы с помощью источника излучения могут улавливать вибрацию тела и генерировать световые импульсы, проходящие через оптические модуляторы, имеющие различные частоты модуляции, и направляемые на фотоприемник, выход которого подключен к входу усилителя фототока, выход усилителя фототока к входам избирательных фильтров соответствующих частотам оптических модуляторов, а выходы фильтров подключены к входу электронного блока.