Оптический поляризационный датчик температуры Советский патент 1991 года по МПК G01J5/58 

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть, использовано для дистанционного из- мерения и регулирования температуры газообразных, жидких и твердых сред как в обычных, так и в особо опасных условиях.

Целью изобретения является увеличение температурной чувствительности датчика и упрощение конструкции.

На фиг. 1 показан предлагаемый датчик для гомодинного приема сигнала; на фиг. 2 - то же, для прямого детектирования сигнала.

Датчик температуры содержит излучающий лазер 1, светоделительную полупрозрачную пластину 2, отражающее зеркало 3 опорного плеча, термочувствительную призму 4 полного внутреннего отражения (ПВО), линзу 5 перед фотоприемником, фотоприемыое смесительное устройство 8 и индикаторное устройство 7.

Плоскополяризованный луч лазера 1, проходя через светоделнтельную пластину 2, делится на два луча: опорный, отражающийся of зеркала 3, и сигнальный, поступающий на призму 4, Возвращающийся из призмы 4 луч совмещается с опорным на пластине 2 и оба луча фокусируются линзой 5 на фотосмесительном устройстве 6. Амплитуда сигнала на выходе детектора з ависит от фазовой задержки сигнального луча относительного опорного (гетеродинного) и регистрируется ин- дикаторным устройством, в состав которого входят усилители, цифровые или стрелочные приборы-индикаторы (вольтметры), или осциллографы и т.п.

сл

4Ь 1 Јь СО СП

Для повышения чувствительности схемы индикации часто переходят от гомодинного режима к гетеродинному, при котором частота опорного канала смещена относительно сигнального на величину, достаточную, чтобы устройство 6, вьщеляющее в этом случае именно эту разностную частоту, работало в .режиме минимизированного уров- щ ня шума. Осуществляется это либо применением специального дополнительного опорного лазера, либо введением в схему сдвигающего частоту элемента, например, акустооптического 5 модулятора. При гетеродинном приеме амплитуда электрического сигнала на частоте сдвига также является функцией фазовой задержки луча.в призме 4. Кроме этих способов выделения сигнала, зависящего от температурозави- симой фазы сигнального луча, используют также способ индикации, основанный на формировании сигнала в фотосмесительном устройстве 6 в виде авто-}5 корреляционной функции. Для этого вводят модуляцию любого типа одновременно в оба канала: опорный (гетеродинный) и в сигнальный. В этом случае спектр сигнала является Функцией фазовой задержки. Регистрируя амплитуды частотных компонент спектра, можно по их изменениям судить о фаэо- ЕОЙ задержке и, следовательно, о температуре.

Если призма 4 установлена ,на режим изменения состояния поляризации

15474954

в выходяшем из нее луче (азимут плоскости поляризации луча на входе в призму относительно плоскости ПВО равен 45°), то применяется прямое детектирование сигнала (фиг.2). Схема проще (отсутствует опорный канал с зеркалом 3) и менее капризна в юстировке, но уступает гетеродинной в чувствительности. Делительная пластинка 2 устанавливается под углом Брюс- тера и выполняет функцию анализатора. Устройство 6 регистрирует амплитуду сигнала, зависящую от фазы.

Ю

30

35

Устройство обеспечивает температурную чувствительность, в 30 раз вышающую температурную чувствительность прототипа, и имеет более простую оптическую схему.

Формула изобретения

Оптический поляризационный датчик температуры, содержащий источник кол- лимированного плоскополяриэованного излучения, термочувствительный фаэо- , вый оптический элемент, световозвращатель и фотоприемное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения температурной чувствительности и упрощения конструкции, фазовый термочувствительный элемент и световозвращетель выполнены совместно в виде одной многоходовой призмы полного внутреннего отражения.

Устройство обеспечивает температурную чувствительность, в 30 раз вышающую температурную чувствительность прототипа, и имеет более простую оптическую схему.

Формула изобретения

Оптический поляризационный датчик температуры, содержащий источник кол- лимированного плоскополяриэованного излучения, термочувствительный фаэо- , вый оптический элемент, световозвращатель и фотоприемное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения температурной чувствительности и упрощения конструкции, фазовый термочувствительный элемент и световозвращетель выполнены совместно в виде одной многоходовой призмы полного внутреннего отражения.

Изобретение относится к области температурных Измерений и может быть использовано для дистанционного иэ- мерения и регулирования температуры газообразных, жидких и твердых сред как в обычных, так и в особо опасных условиях. Целью изобретения является увеличение температурной чувствительности датчика и упрощение конструкции Поставленная иелъ достигается тем, что в оптическом поляризационном датчике те.мпературы, содержащем источник коллимнрованного плоскополяризованного излучения, термочувствительный фазовый оптический элемент, световозвращатель и фотоприемное устройство, фазовый термочувствительный элемент и световозвращатель выполнены у совместно в виде одной многоходовой призмы полного внутреннего отражения. с 2 ил. (Л

/

Јl

CED

Фиг. 2