Оптоэлектронный датчик давления Советский патент 1985 года по МПК G01L11/02 

Изобретение относится к измерительной о ехнике и может найти применение в системах автоматического регулирования. Известен пьезооптический манометр содержащий источник и приемник излучения, оптический канал и схему вьщелення полезного сигнала l . Недостатком такого датчика являет ся значительная температурная нестабильность нуля и масштабного коэф фициента. Наиболее близкш к предлагаемому по технической сущности является волоконнооптический датчик давления содержащий источник и приемник излучения, подводящие и отводящие свет волокна, оптический канал, выполненный в виде треугольной призмы, мембр ну, установленную с зазором относительно призмы, и блок выделения полезного сигнала Ш , Недостатком известного устройств является существенная нелинейность его статической характеристики и, следовательно, узкий линейный диапа зон измерения давления. Кроме того, температурная нестабильность парамет ров источника и приемника излучения приводит к дрейфу нуля измерительного преобразователя, что сни жает точность измерения„ Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет исключения температурной погрешности. Поставленная цель достигается тем,что в датчик давления, содержащий источник и приемник излучения, соединенные световодами с оптическим каналом, выполненным в виде треуголь ной призмы, мембрану, установленную с зазором относительно призмы, и бло выделения сигнала, соединенный с при емником излучения, введен пьезорезонатор с электродами, выполненньй в виде кольца и подключенный к автогенератору, при этом пьезорезонатор установлен между мембраной и треугольнойь призмой на ее поверхности, а мембрана вьтолнена в виде жесткого диска. На чертеже приведена схема предла .гаемого датчика. Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, соединяющий источник .1 с оптическим каналом 3, выполненным в виде треугольной призмы, пьезорезонатор 4 с электродами 5 подключенный к автогенератору 6, Пьезорезонатор 4 установлен между мембраной 7, выполненной в виде жесткого диска, и оптическим каналом 3 на его поверхности Устройство содержит также приемник 8 излучения, соединенный другим оптическим каналом 9 с оптическим каналом 3, и блок 10 выделения сигнала. Работа оптического канала 3 основана на перераспределении энергии светового луча, испытыванлцего полное внутреннее отражение от рабочей поверхности оптического канала 3, между собственно оптическим каналом и мембраной 7, когда расстояние между ними становится меньше длины волны используемого света. Устройство работает следующим образом. Световой поток от источника 1 излучения через волоконный световод 2 вводится в оптический канал 3 под углом, большим угла полного внутреннего отражения, и распространяется в нем, испытывая полное внутреннее отражение от его рабочей поверхности. По выходе из оптического канала 3 через волоконный световод 9 световой поток подводится к приемнику 8 излучения и, преобразуясь в приемнике 8 излучения в электрический сигнал, подается на блок 10 выделения полезного сигнала. При включении питания автогенератора 6 возбуждается пьезорезонатор А, при этом зазор между рабочей поверхностью оптического канала 3 и мембраной 7 изменяется по гармоническому закону с частотой механического резонанса пьезорезонатора 4. Изменение величины зазора приводит к амплитудной модуляции светового потока, распространякицегося через оптический канал 3 с частотой колебаний пьезорезонатора. При изменении давления окружающей среды, воздействующего на мембрану 7, изменяются механические параметры пьезорезонатора 4, поскольку возникают дополнительные механические напряжения, а следовательно, изменяется и его резонансная частота, что приводит к перестройке автогенераторной схемы. При этом частота сигнала с выхода приемника 8 излучения является функцией величины давления окружающей среды. Блок 10 вьщеления полезного сигнала осуществляет частотную демодуляцию

311505044

выходного напряжения и в цдает на вы- .давления позволяет повысить точность ходе сигнал, пропорциональный величи- измерения за счет исключения темпене давления.- ратурной погрешности, а также расшиТаким образом, использование пред- рить линейный диапазон измерения латаемого оптоэлектронного датчика давления.

ОПТОЭЛЕКТРОННЬЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий источник и приемник излучения, соединенные световодами с оптическим каналом, выполнен-: ньш в виде треугольной призмы, мембрану, установленную с зазором относительно призмы, и блок выделения сигнала, соединенный с приемником излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения температурной погрешности, в него введен пьезорезонатор с электродами, выполненный в виде кольца и подключенный к автогенератору, при этом пьезорезонатор установлен между мебраной и треугольной призмой на ее поверхности, а мембрана выполнена в вцде жесткого диска. (О on О :л 4