RU2574227C1 - Волоконно-оптический датчик давления - Google Patents
Волоконно-оптический датчик давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574227C1 RU2574227C1 RU2014145569/28A RU2014145569A RU2574227C1 RU 2574227 C1 RU2574227 C1 RU 2574227C1 RU 2014145569/28 A RU2014145569/28 A RU 2014145569/28A RU 2014145569 A RU2014145569 A RU 2014145569A RU 2574227 C1 RU2574227 C1 RU 2574227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fixed
- fiber
- membrane
- movable
- housing
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 15
- 210000004907 Glands Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 210000003666 Nerve Fibers, Myelinated Anatomy 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к области волоконно-оптических средств измерений давления, и применимо в нефтяной и газовой промышленности, медико-биологических исследованиях, гидроакустике, аэродинамике, системах охраны при дистанционном мониторинге давления. Датчик давления включает корпус с закрепленной в нем упругой мембраной, оптический канал, содержащий фиксируемый и подвижный световоды. Подвижный световод соединен через штангу с мембраной. Подвижный и фиксируемый световоды установлены с возможностью поперечного перемещения относительно своих осей, причем фиксируемый световод установлен с возможностью перемещения и фиксации в корпусе с помощью винта и гайки. По торцам входа и выхода световодов расположен сальник. Технический результат - расширение диапазона применения датчика во взрывоопасных средах при сохранении его малых габаритов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к области волоконно-оптических средств измерений давления, и применимо в нефтяной и газовой промышленности, медико-биологических исследованиях, гидроакустике, аэродинамике, системах охраны при дистанционном мониторинге давления.
Известен волоконно-оптический датчик давления, в корпусе которого закреплена мембрана с жестким центром и утолщенной периферийной частью и два волоконно-оптических преобразователя, выполненных в виде световодов с источником света и фотоприемниками. Торцы световодов установлены соответственно напротив центральной и периферийной частей мембраны. Между отражающими поверхностями мембраны и торцами световодов выполнена светозащитная перегородка, имеющая конфигурацию, аналогичную конфигурации периферийной части мембраны (патент РФ №92004980, МПК G01L 11/00, опубл. 1995.07.09).
Недостатками известного датчика являются его габариты из-за наличия большого количества элементов, входящих в состав датчика, и его повышенная взрывоопасность из-за наличия в корпусе фотоприемников. Таким образом, свет преобразовывается в электрический сигнал прямо в датчике.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является волоконно-оптический датчик давления, содержащий корпус, в котором закреплены световод и фотоприемник, связанные между собой с помощью оптического канала, а также мембрана. В оптическом канале дополнительно размещены по ходу движения луча рассеивающая линза, рамка со световой щелью и соединенная через коромысло с упругой мембраной подвижная светонепроницаемая перегородка, установленная с возможностью перемещения, обеспечивающего линейную зависимость площади световой щели от перемещения упругой мембраны. Световая щель рамки выполнена в виде прямоугольника, вписанного в рабочее поле фотоприемника [патент РФ №2269755, кл. G01L 11/00, опубл. 10.02.2006]. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - корпус с закрепленной в нем упругой мембраной; оптический канал, содержащий фиксируемый световод.
Недостатком известного датчика, принятого за прототип, является наличие тока в фотоприемнике. При работе во взрывоопасных средах возникает необходимость пожаробезопасного исполнения датчика, которое приводит к увеличению его габаритов.
Известна в работе [Основы физики и техники использования оптического волокна: лабораторная работа по курсу радиофизики, сост.: В.А. Астапенко, В.А. Баган, С.А. Никитов. - М: МФТИ, 2010. - 51 с.] зависимость оптических потерь при поперечном смещении оптических волокон (фиг. 2). Из фиг. 2 видно, что с увеличением поперечного смещения оптические потери возрастают, что приводит к пропорциональному уменьшению интенсивности света. Однако в этой работе не предложена конструкция, обеспечивающая контролируемое перемещение оптоволокон, регулировку датчика.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение диапазона применения датчика во взрывоопасных средах при сохранении его малых габаритов.
Поставленная задача была решена за счет того, что известный волоконно-оптический датчик давления, включающий корпус с закрепленной в нем упругой мембраной, оптический канал, содержащий фиксируемый световод, согласно изобретению снабжен сальником, а оптический канал дополнительно содержит подвижный световод, соединенный через штангу с мембраной, при этом подвижный и фиксируемый световоды установлены с возможностью поперечного перемещения относительно своих осей, причем фиксируемый световод установлен с возможностью перемещения и фиксации в корпусе с помощью винта и гайки, а сальник расположен по торцам входа и выхода световодов.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от признаков решения по прототипу, - наличие в оптическом канале подвижного световода, соединенного через штангу с мембраной; установка подвижного и фиксируемого световодов с возможностью поперечного перемещения относительно своих осей; установка фиксируемого световода с возможностью перемещения и фиксации в корпусе с помощью винта и гайки; наличие сальника, расположенного по торцам входа и выхода световодов.
Наличие в оптическом канале фиксируемого световода и соединенного через штангу с мембраной подвижного световода, установленных с возможностью поперечного перемещения относительно своих осей, позволяет измерять интенсивность света, тем самым давление, без применения электрических компонентов, следовательно, расширяет диапазон применения датчика во взрывоопасных средах при сохранении его малых габаритов.
Установка фиксируемого световода с возможностью перемещения и фиксации в корпусе с помощью винта и гайки позволяет настраивать датчик непосредственно в процессе его эксплуатации, следовательно, расширяет диапазон применения датчика.
Наличие сальника, расположенного по торцам входа и выхода световодов, приводит к уменьшению внутренних потерь в световоде при его изгибе, следовательно, расширяет диапазон применения датчика.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства.
На фиг. 2 показана зависимость оптических потерь при поперечном смещении оптических волокон.
Волоконно-оптический датчик давления включает корпус 1 с закрепленной в нем упругой мембраной 2, оптический канал, содержащий фиксируемый 3 и подвижный 4 световоды. Фиксируемый 3 и подвижный 4 световоды закреплены в оптическом канале через хомут фиксации 5 оптического световода и перемычки хомутов 6. Подвижный световод 4 соединен через штангу 7 с мембраной 2. Подвижный 4 и фиксируемый 3 световоды установлены с возможностью поперечного перемещения в направляющем пазу 8 относительно своих осей. Направляющие пазы 8 выполнены в корпусе 1 датчика. Фиксируемый световод 3 способен перемещаться в оптическом канале только во время настройки оператором. Для настройки фиксируемого световода 3 в корпусе 1 имеется гайка 9 и винт 10. Измеряемая среда по давлением p1 подается в корпус 1 через отверстие 11. Часть корпуса 1 по другую сторону от мембраны 2 сообщается через отверстие 12 с окружающей атмосферой, имеющей давление p0. Изолятором атмосферного давления с измеряемым служит сальник 13, расположенный по торцам входа и выхода световодов 3 и 4. Также сальник 13 приводит к уменьшению внутренних потерь в световоде при его изгибе.
Волоконно-оптический датчик давления работает следующим образом.
Измеряемое давление через отверстие 11 в корпусе 1 подается на упругую мембрану 2. Мембрана 2 жестко связана со штангой 7, которая перемещает хомут фиксации 5 оптического световода и вызывает поперечное перемещение подвижного световода 4 в направляющем пазу 8. При этом изменяется интенсивность света, выходящего из фиксированного световода 3 и попадающего в подвижный световод 4. Эта интенсивность максимальна, когда оси световодов совпадают, и уменьшается при поперечном смещении подвижного световода 4 относительно фиксируемого 3. Таким образом, интенсивность света на выходе подвижного световода 4 зависит от перемещения упругой мембраны 2.
Расширение диапазона применения датчика во взрывоопасных средах при сохранении его малых размеров обеспечивается отсутствием тока в корпусе датчика.
Технико-экономическая эффективность от использования волоконно-оптического датчика давления выражается, во-первых, в расширении диапазона применения датчика во взрывоопасных средах, во-вторых, в уменьшении габаритов датчика за счет вынесения источника излучения и измерительного прибора за его пределы.
Claims (1)
- Волоконно-оптический датчик давления, включающий корпус с закрепленной в нем упругой мембраной, оптический канал, содержащий фиксируемый световод, отличающийся тем, что он снабжен сальником, а оптический канал дополнительно содержит подвижный световод, соединенный через штангу с мембраной, при этом подвижный и фиксируемый световоды установлены с возможностью поперечного перемещения относительно своих осей, причем фиксируемый световод установлен с возможностью перемещения и фиксации в корпусе с помощью винта и гайки, а сальник расположен по торцам входа и выхода световодов.
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012144924/28A Previously-Filed-Application RU2012144924A (ru) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | Волоконно-оптический датчик давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2574227C1 true RU2574227C1 (ru) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712777C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Датчик аэрометрических давлений |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1250855A1 (ru) * | 1984-03-05 | 1986-08-15 | Предприятие П/Я Г-4126 | Оптико-волоконный преобразователь пульсаций температуры и давлени |
RU2120517C1 (ru) * | 1997-08-28 | 1998-10-20 | Государственный институт по проектированию оснований и фундаментов "Фундаментпроект" | Устройство для регистрации линейных деформаций |
RU2308689C2 (ru) * | 2005-04-05 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" | Волоконно-оптический датчик давления |
RU2457453C1 (ru) * | 2010-12-13 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Волоконно-оптический преобразователь давления |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1250855A1 (ru) * | 1984-03-05 | 1986-08-15 | Предприятие П/Я Г-4126 | Оптико-волоконный преобразователь пульсаций температуры и давлени |
RU2120517C1 (ru) * | 1997-08-28 | 1998-10-20 | Государственный институт по проектированию оснований и фундаментов "Фундаментпроект" | Устройство для регистрации линейных деформаций |
RU2308689C2 (ru) * | 2005-04-05 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" | Волоконно-оптический датчик давления |
RU2457453C1 (ru) * | 2010-12-13 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Волоконно-оптический преобразователь давления |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712777C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Датчик аэрометрических давлений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Miers et al. | Design and characterization of fiber-optic accelerometers | |
CN103063591B (zh) | 一种激光分析仪 | |
CN106769737B (zh) | 一种光纤式粉尘浓度测量装置 | |
ATE506604T1 (de) | Anordnung für die detektion von stoffen und/oder stoffkonzentrationen mit durchstimmbarem fabry- perot-interferometer | |
RU2574227C1 (ru) | Волоконно-оптический датчик давления | |
DE50309085D1 (de) | Vorrichtung zur ir-spektrometrischen analyse eines festen, flüssigen oder gasförmigen mediums semination | |
CN107101697B (zh) | 一种准分布式光纤液位传感器的装置及其测量液位的方法 | |
CN217033601U (zh) | 一种六氟化硫分解产物分布式在线监测*** | |
RU2544885C1 (ru) | Микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости | |
CN217180578U (zh) | 一种基于光纤光声传感的分布式在线监测*** | |
CN206038184U (zh) | 一种利用光纤光栅温度补偿的分布式光纤测温*** | |
CN202420557U (zh) | 布里渊光时域分析和马赫曾德尔干涉共同检测的传感装置 | |
RU2018137422A (ru) | Система оптической когерентной томографии | |
RU2539681C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь линейного ускорения на основе оптического туннельного эффекта | |
DE50211833D1 (de) | Drucksensor | |
CN103245299B (zh) | 一种基于波长可调谐激光器的高空间分辨率光纤传感*** | |
Koch et al. | Two-axis fiber optical acceleration sensor based on cladding waveguide gratings | |
Silva et al. | Refractive index sensing using a multimode interference-based fiber sensor in a cavity ring-down system | |
Leal-Junior et al. | Design and Analysis of a Smartphone-integrated Polymer Optical Fiber Curvature Sensor | |
RU2269755C1 (ru) | Волоконно-оптический датчик давления | |
RU130073U1 (ru) | Датчик давления | |
Burgmeier et al. | Intensity-independent fiber coupled interrogation technique for fiber Bragg gratings by fiber Bragg gratings | |
UA146402U (uk) | Волоконно-оптичний датчик тиску | |
Van Newkirk et al. | Multicore Optical Fiber Point Sensors | |
CN105606140A (zh) | 低频探测的无泵浦多波长布里渊光纤激光传感器 |