Устройство для измерения давления Советский патент 1981 года по МПК G01L11/02 G01D7/02 

1

Изобветение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях повьаиенных температур, а также при He-v обходимости независимого одновременного измерения давления и температура среды.

Известно устройство, содержащее основной и дополнительный полупровод- . |л

никовые тензорезисторы, установленные параллельно друг другу и закрепленные в одной Точке .

Недостатками этого устройства явля-. ются невысокая точность и невозможность раздельного измерения сдновре{ленно действукицих давления и температуры-.

Наиболее близким к изобретению по

технической сущности является устройство, содержащее источник оптического когерентного излучения, световолокрниый чувствительный элемент, опорный 25 световод, фотодетектор и блок обработки данных Г21 .

Недостатком известного устройсггаа является зависимость точности измере1ния даяУг и -- влияния температуры. jQ

Цель изобретения - повышение точности измерения давления в условиях температурных возмущений.

Указанная цель достигается тем, что в .него введены дополнительные фотодетектор и световолоконный чувствительный элемент, имеющий фотоупругую и термическую константы, отличные от соответству}эцих констант первого световолоконного чувствительного элемента, и оптически связанный входом с источником излучения, а выходам - с опорным световодом и дополнительным фотодетектором.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 оптического когерентного излучения, световолоконный чувствительный элемент 2, т4екх 1ий эффективную фотоупругую С и термическую с1 константы, дополнительный еветоволоконный чувствительный элемент 3, имеющий эффективную фотоупругую константу С и те шческу10 С , опорный световод 4, элемент 5 внесения частотного сдвига в опорный сигнал, основной фото детектор 6, дополнительный фотодетектрр 7 и блок 8 обработки данных.

Световолоконные чувствительные элементы 2 и 3 представляют собой, например, безкаркасные цилиндрически катушки, изготовленные из световолокон равной длины и помещенные в-контролируемую среду 9. Световолокна 2 и 3 и световод 4 по входу оптически связаны с источником.1 излучения, а по выходу световолокно 2 и световод 4 оптически связаны с фотодетектором б, а световолокно 3 и световод h - с фотодетектором 7. Выходы фотодетекторов б и 7 соединены с блоком 8 обработки данных.

Блок 8 обработки содержит схемы 10 и 11 преобразования сигналов фотодетекторов, линейные усилители 12-15 а-также дифференциальные усилители 16 и 17 с фиксированными значениями коэффициентов усиления. Вход схемы 10 преобразования соединен с выходом фотодетектора б, а выход - с входами линейных усилителей 12 и .13. Вход схемы преобразования 11 соединен с выходом фотодетектора 7, а выход с входами линейных усилителей 14 и

15.Выход линейного усилителя 12 соединен с инвертирующим входом дифферециальйог.о усилителя 17, а выход линейного усилителя 15 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 17. Выход линейного усилителя 13 соединен с неинвертирукадим входом дифференциального усилителя

16,а выход линейного усилителя 14 соединен с его инвертируюгдим входом.

Коэффициент усиления линейного усилителя 12 равен КС, линейного усилителя 13 - КСЛ, , линейного усилителя 14 - KCi , .линейного усилителя 15 - КСД,а коэффициенты умножения дифференциальных усилителей16 и 17 равны K(Cj, С.), где К - постоянный коэффициент.

Устройство работает следуюи им образом.

Излучение источника 1, проходя через Световолоконные чувствительные элементы 2 и 3, а.также через опорный световод 4, приводит к появлению на фотодетекторах б и 7 сигналов, пропорциональных изменениям коэффициентов преломления световолокон 2 и 3, вызванных воздействием на них давления и температурм контролируемой среды.

Соответствующие абсолютные изменения коэффициентов преломления связаны через фотоупругие и термические константы с величинами воздействующих давления и температуры для световолокна 2-дп РС. +ТС, для световолокна 3 - , где Р давление среды7 Т - температура сред

Напряжения на выходе схем преобразования 10 и 11 пропорциональны величинам дп и дп, или совокупности воздействующих на световолоконные элементы 2 и 3 давления и температуры.

Напряжение с выхода схемы преобразования 10 поступает на входы линейных усилителей 12 и 13, имеющих соответственно коэффициенты усиления О CL - Напряжения на выходах этих усилителей пропорциональны величинам и КСд п .

Напряжение с выхода схемы преобразования 11 поступает на входы линейных усилителей 14 и 15, имеющих 5 соответственно коэффициенты усиления .и KCi{. Напряжения на выходах этих усилителей пропорциональны величинам и КС2Дп.

Следовательно, напряжение на выходе дифференциального усилителя 17 пропорционально величине КР , т.е. величине давления контролируемой среды, а напряжение на- выходе дифференциального усилителя 16 пропорционально величине КТ, т.е. температуре контролируемой среды.

Таким образом, изобретение дает возможность измерить давление в условиях температурных возмущений и Q кроме того, одновременно и независимо определить давление и температуру.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления-, содержащее источник оптического когерентного излучения, оптически связанные с ним.световолоконный чувствительный элемент и опорный световод,

0 выходы которых оптически связаны с фотодетектором, подключенным к блоку обработки данных, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения давления в

5 условиях температурных возмущений в него введе(ш дополнительные фотодетёктор и световолоконный чувствительный элемент, имеющий фотоупругую и термическую константы, отличные от

n соответствукадих констант первого светбволрконного чувствительного элемента, и оптически связанный входом с источником излучения, а выходом с опорным световодом и дополнительным ,фотодетектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 652452, кл. G 01 D 9/04, 04.01.76.

2.Electronics Letters, 1978, №14, 0 p. 419-421 (щютотип). 15 hh Л vnjW(p; ХП I