Световодный датчик температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K11/32 

lOOOOOsXrti

(с

.

|Ч//3 I S

I.f /f

//.

Lj.-E

/

в f

h

к ЭВН

3 I S

f

.

J ел

о

CD

Ot)

со со

ф1/е.1

3.1509

Изобретение относится к измерению температур и может быть использовано в различных приборах для измерения температуры.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

На фиг. 1 представлена структур- ная схема датчика; на фиг. 2 - блок- схема блока обработки.

Источник 1 света оптически связан с активным излучающим волокном 2, первый выход которого связан через первьй объектовый световод 3 с термочувствительным световодом 4, связанным через второй объектовый световод 5, первый интерференционный филътр 6 с первым фотоприемником 7, который подключен через первый синхронный детектор 8 к первому входу I блока 9 обработки. Второй выход, волокна 2 связан с дополнительным световодом 10, который через интерференциальный фильтр 6, фотоприемник , синхронный детектор 8 соединен со вторым II входом блока 9 обработки. Синхронизирующие выходы 1, Ilg блока 9 обработки подключены к синХровходам синхронных детекторов и входу источника 1 света соответственно. Причем первый 3 и второй 5 объектовые светоды объединены с соответствующими участками дополнительного световода 10 в единую защитную оболочку, вьшолненную, на пример, в виде двухжильного оптического кабеля J1,

Блок обработки (фиг.2) содержит первый 12 и второй 13 логарифмические усилители, схему 34 вычитания, экспоненциальный генератор 15, пиковый детектор 16, .генератор 17, усилитель 18, дифференциальную схему 19, ждупщй мультивибратор 20, причем первый и второй входы блока обработки, обозначенные II и I, связаны с входом первого 12 и второго 13 логарифмических усилителей. | Выходы усилителей 12 и 13 свя- с соответствующими входами схе- мы 14 вычитания, выход которой связа с входом экспоненциального генератора 15, выход которого связан со входом пикового детектора 16, выход которого является выходом блока обра- ботки, выход генератора 17 связан с входами усилителя I8 и дифференцирующей схемы 19, выход усипителя 18 является вторым синх ровходом блока

обработки и обозначен Hg выход 11 схемы 19 связан с -входом ждущего мультивибратора 20, выход которого явля- .ется первым синхровыходом блока обработки и обозначен 1.

Датчик работает следующим образом

Генератор 17 формирует на выходе последовательность положительных импульсов длительностью i и периодом Т, эти импульсы поступают на схему 19 и усилитель 18, с выхода которого усиленный импульс поступает на син- хровыход Ilg и на запуск впомога- тельного источника 1 света (фиг.1). За время С ц источника 1 испускает свет с длиной волны А, , которая совпадает с одной из полос поглощения активного волокна 2. Волокно 2 за время ( & ц ) испускает свет на другой длине волны Я, причем на излучение за время С после окончания импульса накачки не влияют нестабильности- излучения источника 1 . Излучение на поступает в световод 3, а затем в термочувствительный световод 4, где частично поглощается, причем интенсивность поглощения завирит от температуры. Материал световода 4 подобран та- КИМ образом, чтобы на длине волны / у него была полоса поглощения, интенсивность которого максимально зависит от температуры. Поглощенное излучение спектрально фильтруется в фильтре-6 (пропускается только ) и поступает через фотоприемник 7 на детектор 8. Излучение, которое из волокна 2 пос.тупает в световод 10, также очищается в фильтре 6 и через приемник 7 поступает на детектор 8. Электрический импульс, поступивший на вход схемы J9, задним фронтом запускает ждуш,ий, мультивибратор, который на выходе формирует иг пульс длительностью С С , сдвинутый относительно переднего фронта импульса, с генератора 17 на Сц .Этот импульс с синхровыхода 1 поступает на синхровходы детекторов 8 и 8 и открывает их на время С. Т.е. на входы блока обработки поступают сигналы, свободные от шумов, вызванных нестабильностью вспомогательного источника 1 (фиг.1).Выход 1 используется также для синхронизации микроэвм.

В блоке обработки с помощью элементов 12-15 определяется отношение

сигналов на I и II входах блока 9 обработки, такая операция позволяет избавиться от паразитных шумов волокна 2, Далее сигнал поступает на пиковый детектор 16, где происходит запоминание максимального его значения на входе на время, необходимое для считывания на ЭВМ. После окончания импульса Г„ через синхро- вход ICP происходит Сброс схемы 19 в исходное состояние. Формула изобретени

1. Световодный датчик температуры, содержащий источник света, пер- вьй объектовый, световод, оптически сопряженный через термочувствительный световод и второй объектовый световод с первым фотоприемником, вход которого через первый синхронный детектор соединен с первым входом блока обработки, со вторым входом которого через второй синхронный детектор соединен выход второго фотоприемника, отличающий- С я тем, что, с целью повышения тоности измерения, в него введены активное издучающее волокно, соединен09633

нее со входами дополнительного световода и первого объектового световода и два интерференционных фильтра, размещенных между выходами второго объектового световода и дополнительного световода и входами первого и второго фотоприемников соответственно, первый выход блока обработки соединен с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов, вто рой выход блока обработки соединен с входом источника света, который оптически сопряжен с активным излу чающим волокном.

10

15

2.Датчик по п.J, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что первый и второй объектовые световоды объединены с соответствующими участками, допол.- нительного световода в единую защитную оболочку, а один из участков дополнительного световода объединен с термочувствительным световодом.

3,Датчик по п. 1,отлича ю- щ и и с я тем,.что активное излучающее волокно и термочувствительный световод изготовлены из материала, имеюш,его перекрывающиеся спектры излучения и поглощения.

Изобретение касается измерения температур и может быть использовано в различных приборах для измерения температуры. Цель изобретения - повышение точности измерения. В световодном датчике температуры в качестве источника 1 света используется активное излучающее волокно 2, обладающее температурной стабильностью. Световоды сигнального и опорного плеч датчика заключены в защитный кожух, что позволяет избежать погрешности измерения, вызываемой механическими воздействиями. Применение интерференционных фильтров 6 исключает появление помех на входах фотоприемников 7. 2 ил.