27.08.2013
216.012.651e

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры в зонах с сильными электромагнитными помехами, в зонах повышенной взрыво-пожароопасности и в других условиях, где недопустимо применение стандартных электронных средств контроля температурного состояния. Заявлен волоконно-оптический термометр, состоящий из источника света, микроконтроллера, светораспределительной системы, оптического фильтра, волоконно-оптического переключателя, фотоприемников, волоконно-оптического щупа. Волоконно-оптический переключатель соединен с одной стороны с волоконно-оптическими щупами посредством волоконного световода, с другой - со светораспределительной системой. Источник света соединен со светораспределительной системой посредством волоконного световода. Светораспределительная система выполнена таким образом, что имеется разветвление на опорный и измерительный канала. Измерительный канал выполнен таким образом, что между светораспределительной системой и фотоприемником имеется оптический фильтр, соединенный с ними посредством волоконного световода. Опорный канал выполнен в виде фотоприемника, соединенного со светораспределительной системой напрямую посредством волоконного световода. Фотоприемники соединены с микроконтроллером посредством электрических проводов. Технический результат: повышение точности измерения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области измерения температуры в зонах с сильными электромагнитными помехами, в зонах повышенной взрыво-пожароопасности, при измерениях под высоким напряжением и в других условиях, где недопустимо применение стандартных электронных средств контроля температурного состояния, а именно к системам для мониторинга температурного состояния в медицине, на объектах энергоснабжения, инженерных сооружениях.

Известно, что для этих целей применяются зондовые термометры с датчиками на основе термометров сопротивления типа РТ-100 и РТ-1000. Датчик имеет форму короба с одной из плоскостей, чувствительной к температуре. К недостаткам контроля температуры датчиком на основе термометров сопротивления относятся чувствительность к электромагнитным помехам и наличие токоведущих проводников, в результате чего невозможно проводить измерения в области действия высокого напряжения. Также к недостаткам относится наличие электрохимического взаимодействия с биологической тканью, что не позволяет применять их инвазивно.

Известна конструкция волоконно-оптического термометра, включающего волоконно-оптический датчик температуры и регистрирующую систему (RU 47203 U1). Волоконно-оптический датчик содержит оптическое волокно с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния. Датчик имеет согласующий слой из окиси кремния, через который выполнено соединение термочувствительного элемента с оптическим волокном. Измерение температуры выполняется при контакте термочувствительного элемента с поверхностью объекта. Конструктивным недостатком такого термометра является сложная технология изготовления датчика. Недостатком использования в качестве термочувствительного элемента полупроводника является сильная зависимость точности измерения от внешних воздействий на датчик, небольшой изгиб волоконного световода, соединяющего термочувствительный элемент с регистрирующей системой, сильно влияет на изменение амплитуды принимаемого сигнала. Также недостатком является то, что из-за хрупкости конструкции волоконно-оптического датчика температуры обеспечить тепловой контакт с измеряемым объектом проблематично. Из-за использования многомодовых волоконно-оптических компонентов длина волоконно-оптического датчика ограничена и не превышает 100 метров. Из-за наличия полупроводникового элемента датчик температуры имеет слабую биологическую инертность.

Известна система мониторинга и контроля температуры трансформатора (US 2006/0251147 A1). Волоконно-оптический датчик содержит оптическое волокно с расположенным на его конце термочувствительным элементом из арсенида галлия. Измерение температуры ведется при контакте термочувствительного элемента с поверхностью объекта путем сравнения интенсивности отраженного сигнала от поверхности арсенида галлия, которая контактирует с объектом, и поверхности полупроводника, которая контактирует с волоконным световодом. Волоконный световод одет в тефлоновую трубку, которая затрудняет его изгиб и существенно усложняет процесс монтажа. Недостатком данной системы является рефлектометрический способ измерения температуры. Отраженные сигналы от двух поверхностей полупроводника поступают в регистрирующую систему практически одновременно, в результате этого проблематично обеспечить высокую точность измерения температуры, также необходимо использовать очень быстрые регистрирующие компоненты, что сильно повышает стоимость системы в целом. Из-за использования многомодовых волоконно-оптических компонентов длина волоконно-оптического датчика ограничена и не превышает 100 метров.

С помощью заявленного изобретения решается техническая задача повышения точности измерения, упрощения конструкции датчика, механического упрочнения при возможности изготовления датчика с длиной линии связи до 30 километров.

Поставленная задача решается тем, что волоконно-оптический термометр (далее - ВОТ) состоит из источника света, микроконтроллера, светораспределительной системы, оптического фильтра, волоконно-оптического переключателя, по меньшей мере, двух фотоприемников, по меньшей мере, одного волоконно-оптического щупа, при этом волоконно-оптический переключатель соединен с одной стороны с волоконно-оптическими щупами посредством волоконного световода, с другой - со светораспределительной системой, источник света соединен со светораспределительной системой посредством волоконного световода, светораспределительная система выполнена таким образом, что имеется разветвление на опорный и измерительный канал, при этом измерительный канал выполнен таким образом, что между светораспределительной системой и фотоприемником имеется оптический фильтр, соединенный с ними посредством волоконного световода, опорный канал выполнен в виде фотоприемника, соединенного со светораспределительной системой напрямую посредством волоконного световода, фотоприемники соединены с микроконтроллером посредством электрических проводов.

В частности, светораспределительная система может быть выполнена в виде, по меньшей мере, одного волоконно-оптического циркулятора, фильтра, выполненного в виде волоконной решетки Брэгга или длиннопериодной решетки, и, по меньшей мере, одного волоконно-оптического переключателя, соединенных посредством волоконного световода.

В частности, светораспределительная система может быть выполнена в виде, по меньшей мере, одного волоконно-оптического разветвителя, фильтра и, по меньшей мере, одного волоконно-оптического переключателя, соединенных посредством волоконного световода.

В частности, волоконо-оптические компоненты могут быть одномодовыми.

В частности, волоконно-оптический щуп может быть выполнен в виде волоконно-оптической решетки Брэгга, записанной на стандартном волоконном световоде типа SMF-28 или высокогерманатном световоде.

В частности, волоконно-оптический щуп может быть выполнен в виде волоконно-оптической решетки Брэгга, записанной в волоконном световоде с полиимидным покрытием.

Заявленное изобретение поясняется рисунками, где на Фиг.1 приведена схема волоконно-оптического термометра. На Фиг.2 приведена конструкция волоконно-оптического щупа.

ВОТ (Фиг.1) состоит из источника света 1, светораспределительной системы 2, соединенной с одной стороны через волоконно-оптический переключатель 4 с волоконно-оптическими щупами 5, с другой стороны - через оптический фильтр 3 с фотоприемником 7 и напрямую с фотоприемником 6, при этом свет от источника 1 проходит в светораспределительную систему 2, направляется на датчики 5 через оптический переключатель 4, отразившись от датчиков 5 свет возвращается в светораспределительную систему 2, где разделяется на две части, одна из которых направляется на фотоприемник 6 непосредственно, другая направляется на фотоприемник 7 через оптический фильтр 3, где она ослабляется в соответствии с ее спектральным положением относительно характеристики пропускания фильтра, таким образом, соотношение сигналов на двух фотоприемниках зависит от спектрального положения отраженного от датчиков света. Микроконтроллер 8 принимает сигналы с фотоприемников 6 и 7.

Датчики ВОТ могут быть, в частности, реализованы в виде волоконно-оптических щупов.

Волоконно-оптический щуп (Фиг.2) состоит из волоконного световода 9, записанной вблизи его торца волоконной решетки Брэгга 10.

Технический результат, получаемый в предлагаемом ВОТ, достигается тем, что предлагаемый метод измерения является прямым - регистрируемый спектральный сдвиг решетки Брэгга напрямую зависит от температуры, метод является простым в исполнении - процесс записи решетки Брэгга в волоконном световоде технологичен и может быть легко автоматизирован, получающийся датчик обладает высокой надежностью - полностью волоконное исполнение, при котором не нарушается целостность волоконного световода, позволяет сохранить его механическую прочность, при возможности изготовления датчика с подводящей линией длиной до 30 километров, также результат достигается тем, что в реализуемом методе достигается практически полное отсутствие внешних воздействий на точность измерения, благодаря спектральному методу измерения, в отличие от широко распространенных амплитудных методов. Решается техническая задача обеспечения повышения точности измерения за счет того, что соотношение сигналов на двух фотоприемниках зависит от спектрального положения отраженного от датчика света, а измерение проводится дифференциально, что в целом позволяет повысить точность измерения температуры.


ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 17.
27.01.2013
№216.012.1e13

Высевающий аппарат

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Высевающий аппарат содержит корпус с клапаном и штифтовую катушку. Катушка установлена на приводном валу в корпусе в вертикальной плоскости и состоит из трех дисков. На дисках выполнены прямые штифты цилиндрической формы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473200
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.06.2013
№216.012.4da0

Распределенная волоконно-оптическая система регистрации виброакустических сигналов

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для регистрации вибраций, шумов и акустических сигналов. Система регистрации содержит волоконно-оптическую измерительную линию на одномодовом оптическом волокне с установленным френелевским или фарадеевским отражателем с одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485454
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e38

Многосердцевинный волоконный световод (варианты)

Изобретение относится к области оптической связи. Предусмотрен многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины, барьерную область, внутренние отражающие оболочки и внешнее защитное покрытие. Сердцевины выполнены из легированного кварцевого стекла с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489741
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.02.2014
№216.012.9f9c

Устройство измерения показателя преломления

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к рефрактометрическим средствам измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ, порошков и т.п. веществ. Устройство измерения показателя преломления содержит по меньшей мере один щуп-зонд, соединенный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506568
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.dead

Волоконно-оптический торцевой датчик давления (его варианты)

Изобретение относятся к измерительной технике и предназначено для измерения давления (как статического, так и динамического) газов и жидкостей. Датчик давления состоит из записанной на оптическом световоде по меньшей мере одной волоконно-оптической решетки Брэгга (ВБР), мембраны, корпуса, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522791
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.10.2014
№216.012.fc77

Способ изготовления микроструктурированных волоконных световодов

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в производстве микроструктурированных волоконных световодов, используемых в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. Способ изготовления микроструктурированных волоконных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530477
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.01.2015
№216.013.17cf

Радиационно-стойкий волоконный световод, способ его изготовления и способ повышения радиационной стойкости волоконного световода (варианты)

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов. Световод имеет сердцевину из нелегированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537523
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.20d1

Способ и устройство распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации (варианты)

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к распределенным волоконно-оптическим датчикам, в которых измеряются параметры оптического волокна, находящегося под воздействием внешних физических полей. В заявляемых способах распределенного измерения двулучепреломления в оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539849
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.02.2015
№216.013.2d12

Способ производства преформ с заданным профилем показателя преломления, преформа и оптическое волокно

Изобретение относится к производству волоконной оптики. Способ изготовления преформы с заданным профилем показателя преломления содержит следующие стадии: задание профиля показателя преломления для преформы, содержащей сегменты профиля с определенными показателями преломления: сегмент исходной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543006
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.05.2015
№216.013.4b3d

Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта

Группа изобретений относится к измерительной технике. Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта согласно первому варианту реализации содержит передатчик оптического излучения, два приемника, два чувствительных элемента, выполненных в виде оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550768
Дата охранного документа: 10.05.2015
Показаны записи 1-10 из 25.
20.06.2013
№216.012.4da0

Распределенная волоконно-оптическая система регистрации виброакустических сигналов

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для регистрации вибраций, шумов и акустических сигналов. Система регистрации содержит волоконно-оптическую измерительную линию на одномодовом оптическом волокне с установленным френелевским или фарадеевским отражателем с одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485454
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e38

Многосердцевинный волоконный световод (варианты)

Изобретение относится к области оптической связи. Предусмотрен многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины, барьерную область, внутренние отражающие оболочки и внешнее защитное покрытие. Сердцевины выполнены из легированного кварцевого стекла с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489741
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.02.2014
№216.012.9f9c

Устройство измерения показателя преломления

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к рефрактометрическим средствам измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ, порошков и т.п. веществ. Устройство измерения показателя преломления содержит по меньшей мере один щуп-зонд, соединенный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506568
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.dead

Волоконно-оптический торцевой датчик давления (его варианты)

Изобретение относятся к измерительной технике и предназначено для измерения давления (как статического, так и динамического) газов и жидкостей. Датчик давления состоит из записанной на оптическом световоде по меньшей мере одной волоконно-оптической решетки Брэгга (ВБР), мембраны, корпуса, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522791
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.10.2014
№216.012.fc77

Способ изготовления микроструктурированных волоконных световодов

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в производстве микроструктурированных волоконных световодов, используемых в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. Способ изготовления микроструктурированных волоконных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530477
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.01.2015
№216.013.17cf

Радиационно-стойкий волоконный световод, способ его изготовления и способ повышения радиационной стойкости волоконного световода (варианты)

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов. Световод имеет сердцевину из нелегированного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537523
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.20d1

Способ и устройство распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации (варианты)

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к распределенным волоконно-оптическим датчикам, в которых измеряются параметры оптического волокна, находящегося под воздействием внешних физических полей. В заявляемых способах распределенного измерения двулучепреломления в оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539849
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.02.2015
№216.013.2d12

Способ производства преформ с заданным профилем показателя преломления, преформа и оптическое волокно

Изобретение относится к производству волоконной оптики. Способ изготовления преформы с заданным профилем показателя преломления содержит следующие стадии: задание профиля показателя преломления для преформы, содержащей сегменты профиля с определенными показателями преломления: сегмент исходной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543006
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.05.2015
№216.013.4b3d

Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта

Группа изобретений относится к измерительной технике. Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта согласно первому варианту реализации содержит передатчик оптического излучения, два приемника, два чувствительных элемента, выполненных в виде оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550768
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.09.2015
№216.013.7c20

Высевающий аппарат

Высевающий аппарат содержит корпус, внутри которого на приводных валах установлены высевающие катушки с ребрами, выполненными по винтовой линии и имеющими щеточное обрамление. Катушки расположены напротив друг друга в одной горизонтальной плоскости и с угловым смещением относительно друг друга...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563373
Дата охранного документа: 20.09.2015

Похожие РИД в системе