Волоконно-оптический фазовый датчик давления Советский патент 1988 года по МПК G02B6/00 G01L11/00 

ее

О)

ел

tc

1136

Изобретение относится к фазовым (интерферометрическим) волоконно- оптическим датчикам физических величин и может быть использовано для

измерения гидростатического давления.

Цель изобретения - повышение чувствительности к гидростатическому давлению.

На чертеже показана схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит источник 1 когерентного излучения, разветвитель 2 излучения, два измерительных волоконно-оптических канала 3 и 4, в одном из которых установлен модулятор 5, сумматор 6 излучения, регистратор 7 разности фаз.

Волокно в одном из каналов (например, 4) выполнено с параметрами жилы и оболочки, удовлетворяющими требованию

Изобретение может быть использовано для измерения гидростатического давления и позволяет повысить чувствительность датчика. Излучение источника 1 направляется разветвите- лем 2 по двум измерительным каналам 3 и 4, Выполнение оптического волокна одного из каналов со значениями модуля Юнга жилы и оболочки, их коэф. Пуассона и площади поперечных сечений, удовлетворяющими определенному соотнощению, приводит при действии гидростатического давления к сдвигу фазы излучения в каналах 3 и 4 в противоположные стороны. Сумматор 6 и регистратор 7 выделяют из интерференционной картины сигнал, пропорциональный разности фаз, определяющей величину давления. Приведено соотнощение, связывающее параметры оптического волокна. I ил. с (О /. С

.. (,ИС,.2С,,Е,

S,E,+ S,E

где S и S - площади поперечных сечений жилы и оболочки соответственно; V и ) - коэффициенты Пуассона жилы и оболочки; Е и Е . - модули Юнга;

п - показатель преломления жилы;

С и С - фотоупругие постоянные материала жилы, При выполнении приведенного соотношения волокно канала 4 приобретает свойство положительной фазовой чувствительности к гидростатическому давлению.

Волокно в другом канале 3 - обычного типа, т.е. с отрицательной фазовой чувствительностью к гидростатическому давлению.

Датчик работает следующим образом.

Излучение из источника I поступает через разветвитель 2 в каналы 3 и 4, проходя в канале 3 через модулятор 5 (для реализации гетеродинного режима).

Под действием гидростатического давления фазы излучения в каналах 3 и 4 сдвигаются при выбранных параметрах волокон в противоположные стороны, что и увеличивает чувствительность предлагаемого датч сравнении с известными. С вы каналов 3 и 4 излучение пост на сумматор 6, где происходи

20 ференция излучения, и далее гистратор 7. Сумматор 6 и ре тор 7 выделяют из интерферен картины сигнал, пропорционал ности фаз, т.е. величине дав

25

Формула изобрет

Волоконно-оптический фазо датчик давления, содержащий

30 когерентного излучения, разв тель излучения, два волоконн ческих канала с модулятором из них, сумматор излучения и ратор разности фаз, при этом но-оптические каналы выполне одинаковой оптической длиной личающийся тем, чт целью повышения чувствительн гидростатическому давлению,

40 нала выполнены измерительным тическое волокно одного кана нено со значениями модуля Юн Е, и оболочки Ej, коэффициен сона жилы - и оболочки л1, поперечных сечений жилы S, и ки S,j, удовлетворяющими треб

35

i-|--ri-|:- -- ....

S,E,

где п, - показатель преломления жилы;

Редактор А. Козориз Техред М.Моргентал

Заказ 6605/39 Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

тельность предлагаемого датчика в сравнении с известными. С выходов каналов 3 и 4 излучение поступает на сумматор 6, где происходит интер0 ференция излучения, и далее на регистратор 7. Сумматор 6 и регистратор 7 выделяют из интерференционной картины сигнал, пропорциональный разности фаз, т.е. величине давления.

5

Формула изобретения

Волоконно-оптический фазовый датчик давления, содержащий источник

0 когерентного излучения, разветвитель излучения, два волоконно-оптических канала с модулятором в одном из них, сумматор излучения и регистратор разности фаз, при этом волоконно-оптические каналы выполнены с одинаковой оптической длиной, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к- гидростатическому давлению, оба кв.-

0 нала выполнены измерительными и оптическое волокно одного канала выполнено со значениями модуля Юнга жилы Е, и оболочки Ej, коэффициенты Пуассона жилы - и оболочки л1, площади поперечных сечений жилы S, и оболочки S,j, удовлетворяющими требованию

5

С иCj - фотоупругие постоянные 50 материала жилы.

Корректор И. Муска