Волоконно-оптический датчик виброускорений Советский патент 1990 года по МПК G01P15/93 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках вибрации.

Цель изобретения - расширение час- тотного диапазона контролируемых колебаний за счет изменения жесткости . упругого подвеса.

На фиг. 1 приведена блок-схема волоконно-оптического датчика виброус- корений; на фиг. 2 - частотные характеристики датчиков; на фиг. 3 - порядок сборки чувствительного элемента датчика.

Датчик содержит корпус 1 , чувстви- тельный элемент 2 в виде световоло- конной спирали из взаимно перпендикулярных пересекающихся витков, число которых одинаково в обоих направлениях, и инерционную массу 3.

Датчик работает следующим образом.

Световой поток от источника (не

показан) поступает на вход чувствительного элемента 2, проходит по спирали оптического волокна и на выходе чувствительного элемента 2 в фотопри- емнике (не показан) преобразуется в электрический сигнал. При воздействии вибрационного ускорения инерционная масса датчика отклоняется и вызы- вает изменение радиуса кривизны свето волоконной спирали, в результате чего происходит нарушение полного внутреннего отражения светового потока в оптическом волокне, что приводит к из- мерению интенсивности светового потока, а следовательно, и электрического сигнала на выходе датчика.

Резонансная частота конструкции датчика в поперечном направлении в значительной степени сдвинута по сравнению с известным датчиком (Фиг. 2а) в сторону основного резонанса (фиг.2б

так как жесткость механической системы датчика упругого подвеса) в рабочем и поперечном направлениях практически одинакова, что обусловлено равным числом витков чувствительного элемента в обоих направлениях и одинаковым их расположением.

Таким образом, предлагаемая форма чувствительного элемента позволяет

,

п

5

0

пысить резонансную частоту в поперечном направлении и тем самым существенно расширить частотный диапазон датчика.

Чувствительный элемент может быть собран, например, следующим образом (Фиг. 3).

На корпусе 1 и инерционной -маесе 3 наносят прорези (фиг.За).Ширина прорези соответствует диаметру световолок- на.Корпус и инерционную массу наклеивают легкорастворимым клеем на держатели А и Фиксируют в струбцине навстречу друг другу с зазором Н, который обеспечивают прокладкой К (фиг. 36). Значение Н соответствует диаметру изгиба волокна. Диаметр изгиба, а также число витков определяют экспериментально .

Укладку волокна осуществляют в пазы, как показано на фиг. Зв. Пазы заливают клеем. Затем производят отклейку деталей 1 и 2 от держателей А.

Такая сборка обеспечивает идентичность параметров чувствительного элемента при изготовлении датчиков.

Техническое решение может быть реализовано также в дифференциальном датчике виброускорений, содержащем два чувствительных элемента, аналогичные указанным выпе, связанные с инерционной массой, расположенной между ними, и включенные на выходе фотоприемника навстречу друг другу. , Применение дифференциальной схемы позволяет повысить чувствительность датчика в 2 раза и уменьшить погрешность измерения при одновременном расширении частотного диапазона.

Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик виброускорений, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде световоло- конной спирали и инерционную массу, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона контролируемых колебаний, чувствительный элемент выполнен в виде взаимно перпендикулярных пересекающихся витков, число которых одинаково в обоих направлениях.

I

«J

«

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках вибрации. Цель изобретения - расширение частотного диапазона контролируемых перемещений за счет изменения жесткости упругого подвеса. Световой поток от источника поступает на чувствительный элемент 2, выполненный в виде взаимно перпендикулярных пересекающихся витков световолокна, число которых одинаково в обоих направлениях. При воздействии вибрационного ускорения W_O инерционная кривизна масса 3 датчика отклоняется вызывает изменение радиуса кривизны световолоконной спирали, что приводит к изменению интенсивности светового потока и, следовательно, электрического сигнала на выходе датчика. Форма чувствительного элемента обеспечивает одинаковую жесткость упругого подвеса в рабочем и поперечном направлениях, что обеспечивает повышение резонансной частоты в поперечном направлении, и тем самым расширить частотный диапазон датчика. 3 ил.

Л 4 f W

W

О

«

Я «

WW

ФМ/

.t/fj)

Составитель С.Грачев Редактор В.Петраш Техред МЛидык

Заказ 39

Тираж 441

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

W /

«V Ј4

/ Л

1 /

I /I Йг-гЭЙ

7L l

.J

Корректор С.Шекмар

Подписное