ДЕФЕКТОСКОП ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК G01M11/00 G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно-измерительным средствам в волоконной оптике и может найти применение в производстве волоконно-оптических кабелей, а также при эксплуатации волоконно-оптических линий связи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дефектоскоп оптических кабелей, содержащий источник световых импульсов, оптическую систему ввода излучения в световод и регистратор сигналов наличия дефекта [1]
Недостатком известного дефектоскопа является низкая чувствительность к дефектам оптических волокон, в частности невозможность точного определения места дефекта.

Целью изобретения является повышение чувствительности к дефектам оптических волокон.

На фиг. 1 изображен предлагаемый дефектоскоп оптических кабелей, общий вид; на фиг. 2 то же, принципиальная схема; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг.4 то же, вид сверху.

Дефектоскоп оптических кабелей содержит источник 1 световых импульсов, оптическую систему 2 ввода излучения в световод 3 и регистратор сигналов 4. Дефектоскоп дополнительно содержит акустический датчик 5, соединенный через усилитель 6 с регистратором 4, корпус 7 с установленными в нем двумя элементами прижима 8 и 9 оптического кабеля 10 и механизмом перемещения 11 элемента 9 прижима, регулируемыми упорами 12 и 13 оптического кабеля 10, установленными на корпусе 7, причем в элементы 8 и 9 прижима кабеля 10 встроены акустический датчик 5 и акустический концентратор 14 в виде оболочки 15, обхватывающей датчик 5 со стороны противоположной поверхности контакта 16 или 17 элемента 8 или 9 прижима, с акустическим импедансом, превышающим акустический импеданс акустического датчика 5. Каждый элемент прижима 8 и 9 выполнен с вогнутой, в частности цилиндрической поверхностью контакта 16 и 17. Регулируемые упоры 12 и 13 оптического кабеля 10 имеют возможность пересечения своими опорными поверхностями 18 образующих поверхностей контакта 16 и 17 элементов прижима 8 и 9.

Привод механизма перемещения 11 элемента прижима 9 выполнен в виде подпружиненного рычага 19 с осью вращения 20, установленной в корпусе 7. Дефектоскоп дополнительно снабжен упором 21 рычага 19, выполненным в виде установленного в корпусе 7 винта 22 и подпружиненным прижимом 23, взаимодействующим с рычагом 19 через зубчатое зацепление 24, а регулируемые упоры 12 и 13 снабжены винтовым приводом 25. Рычаг 19 взаимодействует с пружиной 26.

Дефектоскоп работает следующим образом.

При нажатии на подпружиненный прижим 23 он выходит из зацепления с рычагом 19 и последний отжимается пружиной 26, разъединяя элементы прижима 8 и 9. В зазор между элементами прижима 8 и 9 помещается контролируемый участок оптического кабеля 10. При нажатии на рычаг 19 пружина 26 сжимается и элемент прижима 9 сближается с элементом прижима 8, обжимая оптический кабель 10 внутренними цилиндрическими поверхностями контакта 16 и 17 элементов прижима 8 и 9. Дальнейшее перемещение рычага ограничивается винтом 22. В таком положении рычаг 19 удерживается через зубчатое зацепление 24 подпружиненным прижимом 23 и после отпускания рычага 19.

Место установки оптоакустического дефектоскопа по длине оптического кабеля 10 определяется либо по дефектам на наружной оболочке оптического кабеля 10, либо по результатам измерений параметров оптического волокна (световода) 3 с помощью рефлектометра или иными способами, позволяющими ориентировочно определить зону дефекта в оптическом волокне (световоде) 3.

Оптические импульсы из источника оптических импульсов 1 с помощью оптической системы 2 вводятся в контролируемый световод 3 оптического кабеля 10. В месте дефекта световода 3 импульсы света частично или полностью выходят из него и поглощаются непрозрачной оболочкой оптического кабеля 10, вследствие чего в ней возбуждаются акустические импульсы, максимальное давление которых определяется по формуле
P_m ≈3E_п˙β˙c/16π˙τ˙L˙R_o˙I˙C_p
где E_n поглощенная световая энергия;
β коэффициент теплового расширения оболочки оптического кабеля;
с скорость звука в оболочке оптического кабеля;
τ длительность оптического импульса;
L расстояние от центра поглощения оптического импульса оболочкой оптического кабеля до точки наблюдения;
R_o радиус облученной оптическими импульсами оболочки оптического кабеля;
С_р удельная теплоемкость материала оболочки оптического кабеля;
I механический эквивалент теплоты.

Возбуждаемые в месте дефекта акустические импульсы через вогнутые, например цилиндрические, поверхности контакта 16 элементов 8 и 9 прижима переходят на акустический датчик 5 и оболочку 15 концентратора 14, отражаясь от которой возвращаются на акустический датчик 5. Акустический датчик 5 генерирует электрические сигналы, поступающие на усилитель 6, в котором они усиливаются до необходимой величины. Сигналы от усилителя 6 поступают на регистратор 4, по показаниям которого определяется место дефекта в оптическом кабеле 10.

Для обнаружения дефекта с малыми потерями оптический кабель 10 изгибается в месте измерения посредством элементов 8 и 9 прижима и регулируемых упоров 12 и 13 с опорными поверхностями 18, взаимодействующими с оптическим кабелем 10. Регулировка положения упоров 12 и 13 и тем самым степень изгиба оптического кабеля 10 осуществляется с помощью винтового привода 25. При перемещении упоров в направлении к акустическому датчику 5 радиус изгиба оптического кабеля 10 уменьшается, при обратном перемещении упоров 12 и 13 увеличивается.

Повышение чувствительности оптоакустического дефектоскопа достигается тем, что он снабжен установленными на корпусе регулируемыми упорами 12 и 13, выполненными с возможностью пересечения их опорной поверхностью оси внутренней цилиндрической поверхности контактов 16 и 17 элементов прижима 8 и 9 и обеспечивающими выявление малых дефектов вследствие изгиба оптического кабеля 10 при взаимодействии его с опорными поверхностями 18 регулируемых упоров 12 и 13 и элементами прижима 8 и 9, а также механизмом перемещения элемента прижима 9 с упором 21, позволяющим обеспечить плотный контакт элементов прижима 8 и 9 с внешней оболочкой оптического кабеля 10, вследствие чего уменьшаются акустические потери в зоне контакта.

Цель изобретения достигается также тем, что акустический датчик 5, выполненный из двух половин, встроен в элементы прижима 8 и 9, при этом каждый элемент выполнен с внутренней вогнутой, например цилиндрической, поверхностью контакта 16 и 17, а концентратор 14 выполнен в виде оболочки 15, охватывающей акустический датчик 5 со стороны противоположной поверхности контакта 16 и 17 элемента прижима 8 или 9, с акустическим импедансом, превышающим акустический импеданс акустического датчика 5. Этими признаками обеспечивается приближение акустического датчика 5 к месту дефекта в оптическом кабеле 10, а также концентрация акустического излучения от дефекта.

Использование: выявление дефектов оптических кабелей. Сущность изобретения: дефектоскоп содержит источник световых импульсов, оптическую систему ввода излучения в световод, расположенный в корпусе акустический датчик, соединенный через усилитель с индикатором, концентратор акустического излучения и зажимные элементы. Кроме того дефектоскоп снабжен установленными на корпусе регулируемыми упорами, механизмом перемещения зажимного элемента с регулируемым фиксатором, а акустический датчик встроен в зажимные элементы, при этом каждый зажимной элемент выполнен с внутренней вогнутой, например цилиндрической, поверхностью, причем регулируемые упоры выполнены с возможностью пересечения их опорной поверхностью оси внутренней цилиндрической поверхности зажимных элементов; концентратор выполнен в виде охватывающей по внешней поверхности акустического датчика оболочки с акустическим импедансом, превышающим акустический импеданс акустического датчика. Механизм перемещения зажимного элемента включает рычаг, установленный на закрепленной в корпусе оси. Регулируемый фиксатор механизма перемещения выполнен в виде установленного на корпусе винта и подпружиненного прижима, взаимодействующего с рычагом механизма перемещения через зубчатое зацепление. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ДЕФЕКТОСКОП ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ, содержащий источник световых импульсов, оптическую систему ввода излучения в световод, регистратор сигналов наличия дефекта, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к дефектам оптических волокон, дополнительно содержит акустический датчик, соединенный через усилитель с регистратором, корпус с установленными в нем двумя элементами прижима оптического кабеля и механизмом перемещения элемента прижима, регулируемыми упорами оптического кабеля, установленными на корпусе, причем в элементы прижима оптического кабеля встроены акустический датчик и акустический концентратор в виде оболочки, охватывающей акустический датчик со стороны противоположной поверхности контакта элемента прижима, с акустическим импедансом, превышающим акустический импеданс акустического датчика, каждый элемент прижима выполнен с вогнутой, в частности цилиндрической, поверхностью контакта, регулируемые упоры оптического кабеля имеют возможность пересечения своими опорными поверхностями образующих поверхностей контакта элементов прижима. 2. Дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что привод механизма перемещения элемента прижима выполнен в виде подпружиненного рычага с осью вращения, установленной в корпусе. 3. Дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен упором рычага, выполненного в виде установленного в корпусе винта, и подпружиненным прижимом, взаимодействующим с рычагом через зубчатое зацепление. 4. Дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что регулируемые упоры снабжены винтовым приводом.