Оптический датчик для измерения смещений Советский патент 1989 года по МПК G01B11/00 

X4

QD

to

Ю

Од

Изобретение относится к средствам измерения линейных смещений и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин. Целью изобретения является увеличение диапазона чувствительности и упрощение датчика за счет оптимального согласования световода и датчика. Оптимальное согласование достигается за счет того, что отражатель расположен соосно волноводу так, что центр его кривизны расположен в плоскости выходного торца световода, а радиус R кривизны и диаметр D отражателя связаны с числовой апертурой NA волновода соотношением D/2R=1/√1/(NA)²-1. Распространяющееся по световоду 1 излучение отражается отражателем 2 и фокусируется им обратно в световод. При смещении отражателя 2, связанного с объектом, изменяется доля излучения, введенного обратно в световод, что используется в качестве информативного сигнала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1А

VIio6oe i относится к средствам H3Mt:peiiHH линейных смешений и может быть НС ; льзовано как чувствительный леменг при измерении широкого клас- са физических неличин, изменение ко- торьп. во вре1-;рни непосредственно или опосредованно вызывает соответствующие смещения физических тел или их поверхностей.

ПеУ1Ь 1;зобретения - увеличение диапазона чувствительности и упрощение датчика за счет оптимального согласования световода и отражателя.

Ча чертеже представлена схема дат- чика.

Датчик содержит диэлектрический волновод 1 и сферический отражатель 2, выполненный с возможностью перемещения перпендикулярно своей оптичес- кой оси и ориентированный так, что его ось параллельна оптической оси волновода, а центр кривизны расположен в плоскости выходного торца световода.

Датчик работает следующим образом Распространяющееся по световоду 1 оптическое излучение отражается отражателем 2, фокусируется обратно в световод и далее используется как информативный сигнал. При появлении перпендикулярных оси световода смещений оптического сферического отражателя часть излучения, вводимого в световод, изменяется за счет пространственной фильтрации пучка излучения на торце световода, вследствие чего реализуется модуляция интенсивности излучения, вводимого в световод,, Вьтолнение условия, связывающего радиус R кривизны и диаметр D отражателя через числовую апертуру NA световода

D1

Щ) -

обеспечивает их согласование, т.е псхлный ввод 100% излучения обратно в световод при крайнем правом по- ложении отражателя Выполнение усло

ВИЙ по пп. 2 и 3 формула изобретения определяет установку отражателя относительно датчика в положение, обеспечивающее максимальную чувствительность датчика при измерениях. При этом, если смещения не знакоперемен- ны, в исходном положении вводится в световод 100% света, а если А , и А отличны от нуля, все излучение вводится при максимальных амплитудах смещения (предполагается, что коэффициент отражения отражателя близок к единице),

Формула изобретения

I..Оптический датчик для измерения смещений, содержащий оптически связанные оптический диэлектрический волновод и отражатель, вьтолненный с возможностью перемещения под внещ- ним воздействием, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона чувствительности и упрощения датчика, отражатель выполнен сферическим с возможностью перемещения перпендикулярно своей оптической оси и ориентирован так, что его ось параллельна оптической оси волновода, центр кривизны расположен в плоскости выходного торца световода, а диаметр D отражателя и радиус R его кривизны связаны с числовой апертурой NA волновода соотношением

D

2R

1Т

TNA)

- 1

2,Датчик поп,1, отличающийся тем, что, с целью измерения знакопеременных линейных смещений, отражатель размещен так, что его оптическая ось смещена относительно оси волновода на величину, равную наибольшему смещению объекта.

3.Датчик поп,,отличаю- щ и и с я тем, что, с целью измерения знакопостоянных смещений, опти- ческ ие оси отражателя и волновода смещены.