×
10.08.2013
216.012.5dfa

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконно-оптическим преобразователям перемещений. Устройство содержит источник оптического излучения, первый и второй отводящие волоконно-оптические световоды, первый и второй волоконные световоды оптической связи, подводящий световод, первый и второй фотоприемники, отражающий элемент, оптический разветвитель, электронный блок обработки сигналов. Выход источника оптического излучения подключен к входу подводящего волоконно-оптического световода. Выходы первого и второго отводящего волоконно-оптические световода подключены к входам соответственно первого и второго фотоприемников. Отражающий элемент прикреплен к перемещающемуся объекту, на который направлены входы первого и второго волоконных световодов оптической связи. Выходы первого и второго волоконных световодов связи подключены через оптический разветвитель к выходу подводящего волоконного световода и к выходам соответствующих первого и второго отводящих волоконных световодов. Выходы первого и второго фотоприемников подключены к соответствующим входам электронного блока обработки сигналов, выполненного с возможностью вычисления перемещения. Выход блока обработки сигналов является выходом всего волоконно-оптического датчика перемещений. Технический результат - повышение точности измерения перемещения объекта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим преобразователям перемещений, и может быть использовано при измерении ускорения, вибрации и давления.

Известен датчик перемещений [1], содержащий источник света, светопровод, выполненный в виде пакетов подводящих и отводящих гибких светопроводов, фотоэлектронный умножитель и регистрирующий прибор.

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования перемещения объекта в модуляцию оптического сигнала, обусловленная зависимостью коэффициента преобразования от оптической мощности, излучаемой источником света, и коэффициента отражения поверхности объекта.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является оптический датчик перемещений [2] (прототип), содержащий источник света, светопровод, выполненный в виде пакетов подводящих и отводящего гибких светопроводов, фотоэлектронный умножитель и регистрирующий прибор, снабжен блоком регулировки света, выполненным в виде оптически связанных светопровода, фотоприемника и подключенного к последнему регулятора источника света, а второй конец светопровода объединен в один пакет с первыми двумя светопроводами. Выход пакета светопроводов смотрит на отражающий элемент, которым является сам перемещающейся объект.

В данном устройстве осуществлено повышение точности измерения перемещения объекта путем уменьшения зависимости результата измерения перемещения объекта от мощности источника излучения за счет регулировки мощности источника излучения электрическим сигналом, пропорциональным оптической мощности, отраженной от перемещаемого объекта.

Недостатком предложенного оптического датчика перемещений является недостаточная точность измерения перемещения объекта, обусловленная тем, что мощность источника света регулируется внешним электрическим сигналом, которая не является однозначной из-за тепловых флуктуации.

Техническим результатом является повышение точности измерения перемещения объекта.

Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический датчик перемещений, содержащий источник оптического излучения, выход которого подключен к входу подводящего волоконно-оптического световода, первый и второй отводящие волоконно-оптические световоды, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго фотоприемников, содержит отражающий элемент, прикрепленный к перемещающемуся объекту, на который направлены входы первого и второго волоконных световодов оптической связи, оптический разветвитель, электронный блок обработки сигналов, выполненный с возможностью вычисления перемещения Δs по формуле:

,

где k - коэффициент преобразования; U1, U2 - сигналы с первого и второго фотоприемников соответственно, причем выходы первого и второго волоконных световодов связи подключены через оптический разветвитель к выходу подводящего волоконного световода и к входам соответствующих первого и второго отводящих волоконных световодов, выходы первого и второго фотоприемников подключены к соответствующим входам электронного блока обработки сигналов, выход которого является выходом всего волоконно-оптического датчика перемещений.

Технический результат также достигается тем, что отражающий элемент выполнен в виде прямоугольника из отражающего свет материала, расположенного на неотражающей поверхности таким образом, чтобы проекции световых пятен из входов первого и второго световодов оптической связи при отсутствии перемещений объекта делятся пополам.

Технический результат также достигается тем, что отражающий элемент выполнен в виде двух примыкающих друг к другу прямоугольных полос, каждая из которых разделена на отражающую и неотражающую области, причем отражающая область первой полосы примыкает к неотражающей области второй полосы, а неотражающая область первой полосы примыкает к отражающей области второй полосы таким образом, чтобы границы отражающих областей обеих полос делят пополам проекции световых пятен из входов первого и второго световодов оптической связи при отсутствии перемещений объекта.

На Фиг.1 приведена схема устройства.

На Фиг.2 приведен отражающий элемент в виде прямоугольника из материала, отражающего свет, помещенного на неотражающей поверхности, с указанием проекций входов первого и второго световодов связи на отражающий элемент.

На Фиг.3 приведен отражающий элемент в виде двух примыкающих друг к другу прямоугольных областей с указанием проекций входов первого и второго световодов связи на отражающий элемент.

Принятые обозначения:

1 - отражающий элемент;

21,2 - первый и второй волоконные световоды оптической связи;

3 - оптический разветвитель;

41,2 - первый и второй отводящие волоконные световоды,

5 - подводящий световод,

6 - источник оптического излучения,

71,2 - первый и второй фотоприемники,

8 - электронный блок обработки сигналов.

Устройство состоит из отражающего элемента 1, первого и второго волоконных световодов оптической связи 21, 2, оптического разветвителя 3, первого и второго отводящих волоконных световодов 41,2, подводящего световода 5, источника оптического излучения 6, первого и второго фотоприемников 71,2, электронного блока обработки сигналов 8.

Отражающий элемент 1 прикреплен к перемещающемуся объекту. Он оптически связан с первым и вторым волоконными световодами оптической связи 21,2 таким образом, что проекции световых пятен из входов световотов 21,2 при отсутствии перемещений объекта делятся пополам, как показано на Фиг.2 или Фиг.3. Выходы световодов 21,2 через оптический разветвитель 3 подключены к выходу подводящего световода 5 и входам отводящих световодов 41,2. Вход подводящего световода 5 подключен к источнику оптического излучения 6. Выходы световодов 41,2 через соответствующие фотоприемники 71,2 подключены к входам электронного блока обработки сигналов 8. Выход электронного блока обработки сигналов 8 является выходом всего волоконно-оптического датчика перемещений.

Волоконно-оптический датчик перемещения работает следующим образом.

После включения датчика источник оптического излучения 6 излучает световой пучок постоянной мощности Р0, который по подводящему световоду 5 передается на оптический разветвитель 3, на котором разделяется на два пучка половинной мощности P1, P2 в первый и второй световоды 21,2 соответственно:

P1=kaP0/2, P2=kaP0/2,

где ka - потери мощности в подводящем световоде 5 и в оптическом разветвителе 3.

Эти два пучка P1, P2 по световодам оптической связи 21,2 передаются на отражающий элемент 1, от которого отражаются в виде , и вводятся обратно в световоды 21,2, в соответствии с формулами:

,

,

где kR - коэффициент отражения отражающего элемента 1;

R, S - радиус и площадь проекции торца каждого из световодов 21,2 на плоскость отражающего элемента 1;

Δs - искомое перемещение.

По световодам 21,2 через оптический разветвитель 3 световые сигналы , поступают в отводящие световоды 41,2, по которым передаются на оптические входы фотоприемников 71,2, где оптические мощности световых пучков преобразуются в электрические аналоги U1, U2

,

,

где Sph - коэффициент преобразования фотоприемников 71,2 оптической мощности в электрический сигнал.

Эти аналоги поступают на электронный блок обработки сигналов 8, где проводится вычисление выходного сигнала датчика Δs по формуле:

где k - коэффициент преобразования электронного блока обработки сигналов

.

Отражающий элемент 1 может быть выполнен путем нанесения алюминиевого или серебряного покрытия на поверхность перемещаемого объекта.

В качестве световодов 21,2, 41,2, 5 и оптического разветвителя 3 могут быть использованы волоконно-оптические компоненты, применяемые в волоконно-оптических линиях связи.

В качестве источника оптического излучения 6 можно использовать светодиод L10762 фирмы HAMAMATSU PHOTONICS.

В качестве фотоприемников 712 можно использовать фотодиоды с предусилителем S8745-01 фирмы HAMAMATSU PHOTONICS.

В качестве электронного блока обработки сигналов 8 можно использовать микроконвертер ADuC841 фирмы Analog Devices, включающий в себя аналого-цифровые преобразователи входных сигналов от фотоприемников 71,2, микропроцессор для выполнения вычислений по формуле (1) и цифроаналоговый преобразователь выходного сигнала.

Таким образом, на выходе датчика получается сигнал, пропорциональный перемещению перемещающегося объекта, который не зависит от колебаний мощности источника излучения 6, как в прототипе.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №225464, кл. G01B 11/02, 1968 г.

2. Авторское свидетельство СССР №938029, кл. G01H 1/00, 1982 г.


ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 191.
10.01.2013
№216.012.19d7

Устройство для преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов. Устройство содержит первичный преобразователь, источник питания первичного преобразователя, датчик температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472107
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.20ec

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области сейсмометрии. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473929
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2141

Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство

Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является улучшение поляризационной развязки между взаимно ортогональными приемными антеннами и снижение ошибки определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474014
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2cec

Блок излучателя нейтронов

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Техническим результатом изобретения являются повышение надежности и срока службы генератора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477027
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2ec2

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано при осуществлении геологоразведочных работ. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, генератор синусоидальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477501
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.3017

Датчик абсолютного давления

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления. Датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477846
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.37fb

Аксиальная электронная пушка

Изобретение относится к области нанесения покрытий, нагревания и плавки металла в вакууме. Техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности тока и параметров электронного луча в условиях проведения длительных технологических процессов, повышение эффективности использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479884
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.49e3

Устройство для определения направления на источник сигнала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Достигаемый технический результат - уменьшение помех при регистрации кратковременных полезных сигналов путем предварительного поиска и режекции частот источников помех. Технический результат достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484495
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da1

Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485455
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da5

Способ измерения интервалов времени между импульсами излучения

Способ относится к исследованию однократных быстропротекающих физических процессов, сопровождаемых световым и инфракрасным излучением, в частности формированием импульсов света длительностью около 0,2 мкс, количество которых может достигать величины порядка 10. В способе измерения интервалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485459
Дата охранного документа: 20.06.2013
Показаны записи 1-10 из 158.
10.01.2013
№216.012.19d7

Устройство для преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов. Устройство содержит первичный преобразователь, источник питания первичного преобразователя, датчик температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472107
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.20ec

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области сейсмометрии. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473929
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2141

Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство

Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является улучшение поляризационной развязки между взаимно ортогональными приемными антеннами и снижение ошибки определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474014
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2cec

Блок излучателя нейтронов

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Техническим результатом изобретения являются повышение надежности и срока службы генератора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477027
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2ec2

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано при осуществлении геологоразведочных работ. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, генератор синусоидальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477501
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.3017

Датчик абсолютного давления

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления. Датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477846
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.37fb

Аксиальная электронная пушка

Изобретение относится к области нанесения покрытий, нагревания и плавки металла в вакууме. Техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности тока и параметров электронного луча в условиях проведения длительных технологических процессов, повышение эффективности использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479884
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.49e3

Устройство для определения направления на источник сигнала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Достигаемый технический результат - уменьшение помех при регистрации кратковременных полезных сигналов путем предварительного поиска и режекции частот источников помех. Технический результат достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484495
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da1

Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485455
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da5

Способ измерения интервалов времени между импульсами излучения

Способ относится к исследованию однократных быстропротекающих физических процессов, сопровождаемых световым и инфракрасным излучением, в частности формированием импульсов света длительностью около 0,2 мкс, количество которых может достигать величины порядка 10. В способе измерения интервалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485459
Дата охранного документа: 20.06.2013
+ добавить свой РИД