Волоконно-оптический датчик температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K11/32 

Изобретение относится к термометрии, в частности, к фазовым (интер- ферометрическим) волоконно-оптическим датчикам физических величин.

Цель изобретения - повышение точности измерений и повышение чувствительности.

На чертеже показана схема предлагаемого датчика...

Датчик состоит из источника 1 когерентного излучения, разветвителя 2 излучения, двух световодов 3 и 4, один из которых выполнен из материалов, обеспечивающих положительную тем пературную фазовую чувствительность (ТФЧ), а другой - из материалов, обес печивающих отрицательную ТФЧ, сумматора 5 излучений и регистратора 6 изменений разности фаз.

Изменение температуры &Т на участке длиной 1 первого волоконного световода (ВС) и учартка с той же длиной 1 второго световода приводит к изменению разности фаз лц) оптического излучения на выходах этих ВС, равному

ЛС () 1,&Т,

где К ТФЧ первого ВС; К - ТФЧ второго ВС, причем К 7 К.

Отрицательная ТФЧ БС () достигается в результа ге выбора материалов и размеров поперечных сечений св товедущей жилы и светоотражательной оболочки ВС. Эта ТФЧ обусловлена уп- ругооптическим эффектом, изменением геометрии световедущей жилы и температурным коэффициентом показателя преломления световедущей жилы ВС.

Примеры ВС с разной ТФЧ (Л 0,63 мкм).

А. ВС с отрицатель ной ТФЧ. К --I 7 р диан/м-°С, в котором световедущая жила (сердцевина) выполнена из стек- ла и имеет радиус г --25мкм (S, 1963 мкм), а светоотражающая оболочка (оболочка) - из стекла Si 0, с внешним радиусом г 50 мкм (S 5891 мкм). Эти материалы име- ют следующие параметры: п, 1,72; п 1,46; Р -3,7 -10- , W

U6

-6,

-0,79-10 1/°С-, X , 13,9 с Х 4,6« 1/°С; Е,/(-,) 5,3х у 10 кг/см -, Е,/(1-,) 1,24 10 кг/см.

Б. ВС с отрицательной ТФЧ К -58 радиан/м-°С, в котором свето

5 - 0

5

0

5

5 0

5

ведущая:: жила вьтолнена на стекла и имеет радиус г,, 25 мкм (S. - 1963 мкм ), а светоотражающая оболочка из стекла V-01 с внешним ра диусом г. 90 мкм (52 23471 мкм ). Материалы этого световода имеют следующие параметры: п, I ,56,п . I ,54. Р -7,1- 10- /°с , X, 13,8 х10- 1/°С-, Х 0,1-10- 1/ с, Е,/ 6,1540 кг/cM i - 7, кг/см -.

В. ВС типа кварц-кварц с г 25 мкм и г,, 60 мкм имеет положительную ТФЧ 102 радиан/м.С (п, 1,46)

Г. ВС имеет при 9i 0,85 мкм К 28 радиан/Ml°С ( 1,46),

Д. ВС имеет при -х 0,85 мкм К - 74 радиан/ м- С (п,-« 1,46).

Примером предлагаемого изобретения может служить волоконно-оптический датчик температуры, первый световод 3 которого вьтолнен на световоде типа Д, а второй 4 - на световоде типа Г. Геометрические длины световодов первого и второго каналов выбираются одинаковыми, поскольку показатели преломления материалов их сердцевин одинаковы. Чувствительность датчика определяется величиной (к -к) 1, 46 1, радиан/м С.Вторым примером может служить датчик, первьш волоконно-оптический канал которого выполнен на световоде типа В, второй - на световоде типа Б. Отношение геометрической длины световода типа В к геометрической длине световода типа. Б выбирается равной обратному отношению показателей преломления материалов сердцевин этих световодов (1,07).

Форму, ла изобретения

1. Волоконно-оптический датчик температуры, содержащий последовательно соединенные источник когерентного излучения, разветвитель излучения, два световода, подключенных входами к выводам разветвителя, а выходами - к входам сумматора излучения, и регистратор изменения разности фаз, подключенный к выходу сумматора излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, световоды вьтолнены с равной опти- ческой длиной и из материалов с различной температурной фазовой чувствительностью.

2. Датчик по п. 1,отлича1с- щ и и с я тем, что, с целью повьппе- ния чувствительности, световоды выполнены из материалов с температурной фазовой чувствительностью разного знака.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений и чувствительность. Волоконно-оптический датчик температуры содержит два световода с температурной фазовой чувствительностью разного знака и равной оптической длиной. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Редактор Е. Папп

Составитель Т. Черепанов Техред, м Дидык

Заказ 5114/37

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Корректоре, Шекмар

Тираж 607

Подписное