Волоконно-оптическая система для измерения физических величин Советский патент 1991 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических вели чин в измерительно-информационных и управляющих комплексах, Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения за счет увеличения крутизны зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя и снижения потерь, обусловленных расходимостью излучения. На чертеже дана структурная схена волоконно-оптической системы для измерения физических величин. Волоконно-оптическая система состсмт из последовательно соединенный оптоэлектронного приемно-передающего блока 1, включающего излучате пь 2 и фотодетектор 3, оптического кабеля 4 включающего соединенные с излучателем 2 и фотодетектором 3, соответственно передающий 5 и приемный 6 световода, и измерительного преобразова теля 7, содержащего последовательно и соосно установленные выходной и

входной концы соответственно передающего 5 и приемного 6 световодов, оптический коллиматор 8, равнобедренную призму 9 и отражатель 10 При этом гипотенузная грань призмы перпендикулярна оптической оси коллиматора, а перпендикуляры, восстановленные к ее боковым граням, составляют с оптической осью коллиматора угол, лежащий в пределах от нуля до угла полного внутреннего отражения.

Система работает следующим образом,

Световой поток от излучателя 2 проходит последовательно по передающему световоду 5 оптического кабеяя 4 в прямом и обратном направлении через оптический коллиматор 8, призмы 9 и отражатель 10 измерительного преобразователя 7, по приемному световоду 6 оптического кабеля 4 и преобразуется в электрический сигнал фотодетектором 3 оптоэлектронного приемно-передакицего блока 1.

В призме 9 излучение, преломляясь разделяется на два потока, направляемых отражателем 10 навстречу друг другу. Световой поток, образуемый правой половиной призмы, направляется отражателем 10 на ее левую половину и наоборот. При перемещении отленные расходимостью излучения световодов, что уменьщает погрешность измерения.

Формула изобретения

Волоконно-оптическая система для измерения физических величин, содер-.

жащая приемно-передающий блок, включающий излучатель и фотодетектор, измерительный преобразователь с отражателем и оптический кабель, включающий передающий и приемный световоды, соединенные одними концами соответственно с излучателем и фотодетек- тором, а другими - с измерительным преобразователем, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, она снабжена коллиматором и равнобедренной призмой, последовательно установленными в измерительном преобразователе между отражателем и концами световодов так, что гипотенузная грань призмы перпендикулярна опти- . ческой оси коллиматора, а перпендикуляры, восстановленные к боковым граням призмы, составляют с оптической осью коллиматора угол, лежащий . в пределах от йулй до угла полного ,внутреннего отражения. ражателя вдоль оси коллиматора 8 сне товое пятно, образуемое световым потоком одной грани, скользит по другой грани призмы, изменяя коэффициент передачи измерительного преобразователя 7. Перемещение отражателя 10, возникающее под воздействием измеряемой физической величины, приводит к амплитудной модуляции светового потока, проходящего через измерительный преобразователь. При этом чем ближе угол наклона боковых граней призмы 9 к углу полного внутрен|Него отражения, тем больше крутизна зависимости коэф дациента передачи измерительного преобразователя от перемещения отражателя 10, т.е. тем вьше его чувствительность. В предельном случае чувствительность стремится к бесконечности, а в реальньпс системах она ограничена дифракционнь ми эффектами и искажениями в оптических элементах преобразователя 7. Коллиматор 8 обеспечивает работу призмы g в паралелльных лучах и одновременно сводит к минимуму потери, обуслов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения.физических величин в измерительно-информационных и управляюп х комплексах. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения за счет увеличения крутизны зависимости коэффициента, передачи измерительного преобразователя и снижения потерь, обусловленных расходимостью излучения. Световой поток от излучателя приемо-передающего модуля проходит последовательно по передающему световоду оптического кабеля в прямом и обратном направлении через оптический коллиматор, призму и отражатель измерительного преобразователя по приемному световоду оптического кабеля и преобразуется в электрический сигнал фотодетектором приемопередающего модуля. В призме излучение, преломляясь, разделяется на два потока, направляемых отражателем навстречу друг другу. Световой поток, образуемый правой половиной призмы, направляется отражателем на ее левую половину и наоборот. При перемещении отражателя вдоль оси коллиматора световое пятно, образуемое световым потоком одной грани, скользит по другой грани призмы, изменяя коэффициент передачи измерительного преобразователя. Перемещение отражателя, возникающее под воздействием измеряемой физической величины, приводит к (Л амплитудной модуляции светового потока, проходящего через измерительный преобразователь. При этом чем ближе угол наклона боковых граней призмы к углу полного внутреннего отражателя, тем бопьше крутизна зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя от перемещения отражателя, т.е. тем выше его чувствительность.