Волоконно-оптический преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для преобразования измеряемого параметра (переме- щения, давления, ускорения и т.д.) в изменение интенсивности оптического излучения.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя за счет введения дополнительной модуляции излучения, прошедшего световод, в результате вытекания направленных мод.

На чертеже представлена схема преобразователя.

Преобразователь содержит корпус 1, волоконный световод (ВС) 2, отражатель 3, чувствительный элемент 4, соединительные пластины 5 и 6 и упругие элементы 7 и 8.

В корпусе 1 параллельно его стенке 9 расположен отражатель 3, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса 1 под действием измеренного параметра в направлении, перпендикулярном плоскости стенки 9 корпуса 1. Отражатель 3 закреплен в корпусе 1 посредством упругих элементов 7 и 8. установленных, например, между внутренней поверхностью стенки 10 корпуса 1 и отражателем 3 с возможностью деформироваться в направлении перемещения отражателя 3.

Вне корпуса 1 параллельно отражателю 3 установлен чувствительный элемент 4, жестко соединенный с отражателем 3 посредством, например, соединительных пластин 5 и 6. Соединительные пластины 5 и б установлены параллельно друг другу и перемещаются в корпусе 1, например в отверстиях его стенки 9.

Между наружной поверхностью стенки 9 и чувствительным элементом 4 расположен ВС 2, выходной торец которого закреплен в стенке 9 таким образом, что плоскость выходного торца лежит в плоскости внутренней поверхности стенки 9. Непосредственно вблизи выходного торца ВС 2 сформирована петля радиусом изгиба R, причем плоскость изгиба расположения петли ВС 2 перпендикулярна плоскости стенки 9, a R петли определяется выражением:

R 2(RKp + d) + Хмакс,

где Ркр - критический радиус изгиба ВС 2;

d - диаметр ВС 2;

Хмаке- величина максимального смещения чувствительного элемента А.

Участок ВС 2, изогнутый в форме петли, контактирует с наружной поверхностью стенки 9 и внутренней поверхностью чувствительного элемента 4.

Преобразователь работает следующим образом.

Вводимое в преобразователь по ВС 2 излучение проходит изогнутый в виде петли участок и выходит из торца ВС2. Некоторая часть излучения отражается от отражателя 3, возвращается в ВС 2, после чего вторично проходит участок ВС 2, изогнутый в форме петли, Интенсивность этой части излучения, прошедшего преобразователь, является функцией следующих параметров: расстояния между выходным торцом ВС 2 и отража- телем 3; диаграммы направленности выходного торца ВС 2; определяемого угловой расходимостью а и осью диаграммы направленности в; радиуса R изгиба петли ВС2.

Под действием измеряемого параметра, приложенного к чувствительному элементу 4, происходит его перемещение, а также перемещение связанного с ним жесткой связью отражателя 3 относительно неподвижного корпуса 1. Перемещение отражателя 3 приводит к изменению значения X и, следовательно, к изменению доли излучения, попадающего обратно в ВС 2. Одновременно чувствительный элемент 4 изменяет радиус R петли ВС 2, что в свою очередь изменяет диаграмму направленности излучения и приема входного торца ВС 2, а именно: параметры а и в изменяют долю

излучения, подаваемого к отражателю 3 и проходящего от отражателя через ВС 2 к входу преобразователя.

Сочетание модуляции величин радиуса изгиба петли R, расстояния между отражателем 3 и торцом ВС 2 позволяет на 2-3 порядка повысить чувствительность преобразователя по сравнению с прототипом.

20

Формула изобретения

Волоконно-оптический преобразователь, содержащий корпус, волоконный световод (ВС), изогнутый вблизи выходного торца в плоскости, перпендикулярной стенке корпуса, и закрепленный в этой стенке так, что выходной торец ВС лежит в плоскости стенки корпуса, отражатель, установленный упруго в корпусе параллельно плоскости выходного торца ВС с возможно-.

стью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости выходного торца ВС, и чувствительный элемент, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, чувствительный элемент установлен вне корпуса параллельно отражателю и связан с ним жесткой механической связью, ВС изогнут в форме петли и размещен так, что участки петли контактируют с наружной поверхностью корпуса и

внутренней поверхностью чувствительного элемента, а радиус R петли 2(RKp + d) + Хмакс, где - критический радиус изгиба световода, d - диаметр световода, Хмакс - максимальная величина смещения чувствительного

элемента.

jL

7

У///////Л

2 6

V777A

/

измеряемый параметр

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для преобразования измеряемого параметра (перемещения, давления, ускорения и т.д.) в изменение интенсивности оптического излучения. Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя за счет введения дополнительной модуляции излучения в результате вытекания направленных мод. В преобразователе при воздействии измеряемого параметра на чувствительный элемент происходит изменение расстояния между выходным торцом излучающего волоконного световода и отражателем, жестко связанным с чувствительным элементом, и одновременно изменение радиуса изгиба R участка петли волоконного световода, расположенного между наруж- ной поверхностью стенки неподвижного корпуса и внутренней поверхностью чувствительного элемента. Дополнительная модуляция излучения, попадающего обратно на вход преобразователя за счет изменения радиуса петли R световода, увеличивает чувствительность преобразователя на 2-3 порядка. 1 ил. (Л С