Датчик давления Советский патент 1990 года по МПК G01L11/00 G01L11/02 

(Риг. 1

Изобретение относится к приборостроению U может быть использовано для измерения давления на объектах, подвергающихся воздействию изменяющихся температуры и влажности.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей путем формирования дополнительных электрических невзаимосвязанных сигналов температуры и влажности.

На фиг. 1 показан датчик давления; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Датчик содержит корпус 1, мембрану 2, основание 3, источник 4 излучения, гибкий светотехнический коллектор 5 с первым 6,

Второй слой 15 люминофора имеет характер свечения, зависящий от влажности. В качестве этого люминофора может быть использовано органическое вещество 4-хлор- -2-сульфобензольацетофенол.

Источник 4 излучения выполнен импульсным с ультрафиолетовой областью излучения и установлен на мембране 2, на которой жестко закреплен коллектор 5 вместе с одним из концов первого световода 6, другой ко- 10 нец которого закреплен на неподвижном основании 3, причем световод 6 симметрично изогнут по радиусу. Торец коллектора 5 оптически связан с источником 4 излучения. Торец первого световода 6 имеет вторым 7 и третьим 8 волоконными свето- оптическую связь с первым приемником 11 водами, четвертый 9 и пятый 10 волоконныеизлучения, свободный торец четвертого световода 9 - с вторым приемником 12 излучения, а свободный торец пятого световода 10 - с третьим приемником 13 излучения. Приемники излучения И -13 закрепсветоводы, первый 11, второй 12 и третий 13 приемники излучения, первый 14 и второй 15 слои люминофора и электрический разъем 16.

Корпус 1 выполнен в виде полого ци- 20 лены на основании 3, выполненном из электлиндра и имеет три сопряженные между собой полости с разными диаметрами для установки мембраны 2 и основания 3 и центральное отверстие для установки разъема 16. Для крепления датчика на объекте на внешней поверхности корпуса изготовлена резьба. На нижней цилиндрической поверхности корпуса может быть изготовлена накатка или лыски под ключ (на чертеже не показано). Для крепления разъема 16 к корпусу 1 в его нижнем торце выполнены резьбовые отверстия (на чертеже не показано). Светотехнический коллектор 5 состоит из трех элементарных волоконных световодов, одни концы которых объединены в общий торец, а другие - разделены на отроизоляционного материала. Электрические выводы источника 4 излучения и приемников 11 -13 через отверстия в основании 3 подсоединены к контактам электрического разъема 16 (на чертеже не показано). Мембрана 2 и основание 3 закрепляются в корпусе 1, например, с помощью клея. Согласование коллектора 5 с источником излучения 4 и торцов световодов 6, 9 и 10с приемниками 11 -13 излучения может быть осу- 30 ществлено с помощью миниатюрных фо- конов (на чертеже не показано).

Датчик работает следующим образом. Изменение давления приводит к перемещению мембра ны 2 и изменению -радиуса изгиба первого световода 6, что изменяет

40

дельные световоды 6, 7 и 8. Конец второго 5 го светопропускание, которое регистрирует- световода 7 объединен в один общий торец

с одним из концов четвертого световода 9, а конец третьего волоконного световода 8 объединен в один общий торец с одним из концов пятого световода 10. Эти общие торцы заделаны в мембрану 2, которая имеет соответствующие отверстия в области наимень- щих деформаций, например, с помощью клея на основе эпоксидного компаунда. Заделка общего торца световодов 8 и 10 может производиться совместно с общим торцом световодов 7 и 9. Изготовление общих торцов световодов 7, 9 и 8, 10, а также коллектора 5 производится, например, путем спекания. Поверхности общих торцов световодов и коллектора обрабатываются, например, путем шлифования.

Первый слой 14 люминофора имеет характер свечения, зависящий от изменений температуры. Он может быть выполнен из сернокислого гадолиния с активизируюш,им его европием. Для исключения влияния влажся первым приемником 11 излучения. Поскольку источник 4 излучения работает в импульсном режиме, выходным сигналом, несущим информацию об измеряемом давлении, является переменная составляющая тока первого приемника 1 излучения. Импульс ультрафиолетового излучения источника 4 через второй световод 7 вызывает свечение люминофора 14, скорость затухания интенсивности свечения которого с однозначно зависит от температуры. Эти изменения характера свечения люминофора 14 регистрируются вторым приемником 12 излучения.

Аналогичным образом импульс излучения 50 источника 4 через третий световод 8 поступает на второй слой люминофора 15, интенсивность свечения которого зависит от влажности. Изменение характера свечения люминофора 15 воспринимает третий приемник 13 излучения. Выбор вещества люиости воздуха на погрешность измерения 55 минофоров 14 и 15 производится из усло- температуры на поверхность люминофора 14 вия обеспечения необходимых диапазонов

измерения температуры и, влажности при реализации конкретного датчика.

может быть нанесен тонкий слой влагозащитного лака.

Второй слой 15 люминофора имеет характер свечения, зависящий от влажности. В качестве этого люминофора может быть использовано органическое вещество 4-хлор- -2-сульфобензольацетофенол.

Источник 4 излучения выполнен импульсным с ультрафиолетовой областью излучения и установлен на мембране 2, на которой жестко закреплен коллектор 5 вместе с одним из концов первого световода 6, другой ко- нец которого закреплен на неподвижном основании 3, причем световод 6 симметрично изогнут по радиусу. Торец коллектора 5 оптически связан с источником 4 изроизоляционного материала. Электрические выводы источника 4 излучения и приемников 11 -13 через отверстия в основании 3 подсоединены к контактам электрического разъема 16 (на чертеже не показано). Мембрана 2 и основание 3 закрепляются в корпусе 1, например, с помощью клея. Согласование коллектора 5 с источником излучения 4 и торцов световодов 6, 9 и 10с приемниками 11 -13 излучения может быть осу- 0 ществлено с помощью миниатюрных фо- конов (на чертеже не показано).

Датчик работает следующим образом. Изменение давления приводит к перемещению мембра ны 2 и изменению -радиуса изгиба первого световода 6, что изменяет

5 го светопропускание, которое регистрирует-

го светопропускание, которое регистрирует-

ся первым приемником 11 излучения. Поскольку источник 4 излучения работает в импульсном режиме, выходным сигналом, несущим информацию об измеряемом давлении, является переменная составляющая тока первого приемника 1 излучения. Импульс ультрафиолетового излучения источника 4 через второй световод 7 вызывает свечение люминофора 14, скорость затухания интенсивности свечения которого однозначно зависит от температуры. Эти изменения характера свечения люминофора 14 регистрируются вторым приемником 12 излучения.

Аналогичным образом импульс излучения источника 4 через третий световод 8 поступает на второй слой люминофора 15, интенсивность свечения которого зависит от влажности. Изменение характера свечения люминофора 15 воспринимает третий приемник 13 излучения. Выбор вещества люТаким образом, описанный датчик имеет расширенные функциональные возможности и может быть использован при одновременном измерении давления, температуры и влажности в труднодоступных местах с малым рабочим объемом, где установка отдельных датчиков невозможна.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус и установленные в нем мембрану, основание и оптически связанные через изогнутый первый световод источник и первый приемник излучения, причем концы первого световода жестко закреплены соответственно на мембране и основании, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования дополнительных электрических невзаимосвязанных сигналов температуры и влажностн, он

снабжен вторым и третьим приемниками излучения, а также вторым, третьим, четвертым и пятым световодами, причем входные концы первого, второго и третьего световодов объединены в общий коллектор, связанный с источником излучения, выходные концы четвертого и пятого световодов оптически связаны соответственно с вторым и третьим приемниками излучения, выходной конец второго световода объединен с входным концом четвертого световода в первый общий торец, выходной конец третьего световода объединен с входным концом пятого световода во второй общий торец, при этом на первый общий торец нанесен слой люминофора из сернокислого гадолиния с тивирующим его европием, на второй общий торец - слой люминофора из 4-хлор- -2-сульфобензольацетофенола, а источник излучения выполнен в виде импульсного ультрафиолетового излучателя.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить функциональные возможности датчика давления путем формирования дополнительных сигналов температуры и влажности. Для этого, наряду с корпусом 1, мембраной 2, основанием 3, источником излучения 4 и связанным с ним посредством изогнутого световода 6 первым приемником излучения 11, датчик содержит дополнительно четыре волоконных световода 7-10 и два приемника излучения 12 и 13. Входные концы световодов 6-8 объединены в коллектор. Выходные концы световодов 7 и 8 объединены со входными концами световодов 9 и 10 соответственно в два торца 14 и 15, на которые нанесены люминофоры, чувствительные к температуре и влажности. Источник излучения 4 выполнен в виде импульсного ультрафиолетового излучателя. 2 ил.