Волоконно-оптическое устройство для сбора данных Советский патент 1991 года по МПК G08C19/36 

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам линий сбора данных.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины.

На чертеже представлено устройство.

Устройство содержит источник 1 излучения, последовательно соединенные датчики 2, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, модуляторы Зч-Зм, фотодетектор 4 и в каждом измерительном канале детекторы 5 и 6 синхросигналов, фильтры 7 и 8 нижних частот (ФНЧ), фазовращатели 9 и 10, генератор 11, делитель 12 частоты, усилитель 13, блок 14 регистрации.

Свет от источника 1 когерентного излучения поступает на волоконный световод 2, в качестве источника излучения используется непрерывный лазер с постоянной интенсивностью выходного излучения. Входной информацией для устройства является воздействие внешних физических величин на отрезки световодов. Свет, прошедший последовательно соединенные волоконные световоды, с выхода N-ro отрезка волоконного световода подается на фотодетектор 4. Напряжение на выходе фотодетектора пропорционально интенсивности регистрируемого света. К выходу фотодетектора 4 подключены детекторы синхросигналов, по два для каждого измерительного канала устройства. Для первого канала (датчиком является отрезок световода 2) - это детекторы

XI

сл о

го о

5и 6 синхросигналов, к выходам которых подключены ФНЧ 7 и 8 соответственно. Опорные сигналы на детекторы 5 и 6 подаются через регулируемые фазовращатели 9 и 10 с выходов задающего генератора 11 и делителя 12 частоты. К выходу делителя частоты подключен селективный усилитель 13, нагрузкой которого является модулятор 3, механически связанный с волоконным световодом 2. К выходам ФНЧ 7 и 8 подключен блок 14. Элементы, аналогичные элементам 5-14,используются в каждом канале линии.

При воздействии на световоды 2 измеряемых физических величин изменяются их оптические длины, что приводит к изменению интенсивности света, регистрируемого фотодетектором 4. Это изменение интенсивности приводит к соответствующему из- менению напряжения на выходе фотодетектора 4, Задачей элементов 11-14 является выделение из изменений выходного напряжения фотодетектора информации

06измеряемой данным датчиком физической величине. Для этого необходима дополнительная модуляция оптической длины каждого световода по гармоническому закону, причем частоты модуляции для всех световодов должны быть различны, Кроме того, необходимо определенным образом выбрать амплитуды модуляции. Дополнительная модуляция длин световодов осуществляется с помощью модуляторов 3. Она приводит к дополнительному изменению интенсивности света на выходе линии на соответствующих частотах и их гармониках, которое регистрируется фотодетектором 4,

Рассмотрим подробно работу элементов 11-14, относящихся к первому каналу линии. Для получения квадратурных сигналов первого канала используется синхронное детектирование выходного напряжения фотодетектора 4 на частоте дополнительной модуляции длины световода QI (с помощью детектора 6 и ФНЧ 8) и на частоте ее второй гармоники 2 QI (с помощью детектора 5 и ФНЧ 7). Для этого на детекторы 5 и 6 необходимо подать опорные напряжения соответствующих частот: QI на детектор 6 и 2 QI на детектор 5. Для формирования этих опорных напряжений служат задающий генератор 11, работающий на частоте 2 QI , и делитель 12 частоты на два, формирующий напряжение частоты QI . Опорные напряжения подаются на синхронные детекторы через регулируемые фазовращатели 9 и 10, которые позволяют компенсировать фазовые сдвиги между детектируемыми и опорными напряжениями. На выходах ФНЧ 7 и 8 формируются квадратурные сигналы, т.е. напряжения, которые при изменении оптической длины соответствующего световода

изменяются по гармоническому закону с фазовым сдвигом 90°. Эти напряжения подаются на блок 14, в котором формируется цифровой код, соответствующий измеряемой данным датчиком физической величине.

Для формирования гармонического модулирующего напряжения, синхронизованного с опорными напряжениями детекторов, служит селективный усилитель

13, который выделяетиз прямоугольного напряжения частоты QI ее первую гармонику.

Для настройки устройства необходимо выбрать определенным образом амплитуды

дополнительной модуляции длин световодов и настроить фазовращатели 9 и 10 так, чтобы амплитуды сигналов на выходах ФНЧ 7 и 8 были максимальны. После этого изменение физических величин, воздействующих на световоды 2, приводят к изменению цифровой информации на выходах соответствующих блоков 14.

Формула изобретения Волоконно-оптическое устройство для

сбора данных, содержащее источник излучения, последовательно соединенные датчики, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, причем выход последнего отрезка волоконного световода

соединен с входом фотодетектора, измерительные каналы по числу отрезков волоконных световодов, в каждом из которых имеются первые фильтры нижних частот, отличающееся тем, что, с целью

расширения области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины, в него введены в каждом измерительном канале генератор,

делитель частоты, усилитель, первый и второй фазовращатели, первый и второй детекторы синхросигналов, второй фильтр нижних частот, блок регистрации, модулятор, при этом выход генератора соединен с

входом делителя частоты и через первый фазовращатель - с первым входом первого детектора синхросигналов, выход делителя частоты подключен через второй фазовращатель к первому входу второго детектора

синхросигналов и через усилитель - к входу модулятора, выходы первого и второго детекторов синхросигналов соответственно через первый и второй фильтры нижних частот соединены с первым и вторым входами

516759206

блока регистрации, выход фотодетектора ров синхросигналов всех измерительных ка- подклгочен к вторым входам всех детекто- налов

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам линий сбора данных. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины. Устройство содержит источник 1 излучения, датчики 2, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, модуляторы 31-3N, фотодетектор 4, в каждом измерительной канале детекторы 5, 6 синхросигналов, фильтры 7, 8 нижних частот, фазовращатели 9, 10, генератор 11, делитель 12 частоты, усилитель 13, блок 14 регистрации. При воздействии на световоды 2 измеряемых физических величин изменяются их оптические длины, что приводит к изменению интенсивности света, регистрируемого фотодетектором 4. 1 ил. СО с

ff