×
10.01.2019
219.016.ae1f

Результат интеллектуальной деятельности: ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим датчикам (ВОД), и может быть использовано в различных измерительных системах для контроля (измерения) силы, давления и деформации. Волоконно-оптический датчик силы, выполненный на основе многомодового оптического волокна, содержащий участки ввода и вывода излучения с установленными оптическими разъемами в корпусе прямоугольного сечения, пропускной канал, согласно изобретению, изготовлен цельно-металлическим консольного типа, пропускной канал выполнен в массиве датчика в виде сквозного "U"-образного паза, разделяющего массив на две части: наружную - деформирующуюся (рабочую) и внутреннюю - статическую, связанные перемычками, центральная часть сквозного паза датчика имеет два параллельных участка синусоидальной формы, расположенных друг напротив друга, с количеством пиков и их амплитудой, определяемой с учетом контролируемых нагрузок, в центре образованных перемычек имеются отверстия с таким же диаметром, как и оптическое волокно, сквозной паз с двух сторон от оптического волокна залит жидкой резиной. Технический результат – возможность применения датчика для измерения разрывных и сжимающих нагрузок без усложнения конструкции при сохранении надежности датчика, возможность использования в составе силоизмерительной машины любой конфигурации. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим датчикам (ВОД), и может быть использовано в различных измерительных системах для контроля (измерения), силы, давления и деформации.

Известен датчик силы, содержащий корпус, в виде параллелограмма, образованного верхней и нижней гранями и двумя сквозными поперечными отверстиями с упругой перемычкой - чувствительным элементом между ними, тензорезисторы размещены в зонах максимальных деформаций на прилегающих поверхностях отверстий выше и ниже нейтральной оси корпуса датчика [Патент №2437070, РФ, МПК G01L 1/22, «Тензорезисторный датчик силы», Панькин А.М., Ткаченко М.В., Шелковников С.А., Заявитель-патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Тензоприбор", №2010102390/28; заявл. 25.01.2010; опубл. 20.12.2011; Бюл. №21, 8 с.].

Известно также изобретение волоконно-оптического датчика давления (прототип), выполненного на основе оптического волокна, содержащий участки ввода и вывода излучения, а также участок, размещенный в пропускном канале резинового корпуса прямоугольного сечения, при этом участки ввода и вывода излучения оптического волокна пропущены через металлический рукав, а пропускной канал включает, по меньшей мере, один участок для размещения оптического кабеля параллельно основанию корпуса, выполненный в виде паза с рифленой поверхностью в основании, причем оптическое волокно в пазу прижато к вершинам выступов рифленой поверхности пластиной из термостойкой резины [Патент №2420719, РФ, МПК G01L 11/02, «Волоконно-оптический датчик давления», Гапанович В.А., Григорьев К.В., Комиссаров А.Ф. и др., Заявитель-патентообладатель Открытое акционерное общество "Российские железные дороги", №2010106417/28, заявлено 25.02.2010, опубликовано: 10.06.2011, бюл. №16, 7 с.].

Недостатками аналога и прототипа является устаревшая тензорезистивная технология, чувствительная к помехам разного рода (относится к аналогу), применение составных частей, отсутствующих в массовом производстве, работа только на сжатие, отсутствие возможности применения датчика в составе силоизмерительной машины.

Технический результат заключается в возможности применения датчика для измерения разрывных и сжимающих нагрузок без усложнения конструкции при сохранении надежности датчика, возможность использования в составе силоизмерительной машины любой конфигурации.

Указанный результат достигается тем, что в волоконно-оптическом датчике силы, выполненном на основе многомодового оптического волокна, содержащем участки ввода и вывода излучения с установленными оптическими разъемами в корпусе прямоугольного сечения, пропускной канал, согласно изобретению, массив датчика изготовлен цельнометаллическим консольного типа, пропускной канал выполнен в массиве датчика в виде сквозного "U"-образного паза, разделяющего массив на две части: наружную - деформирующуюся (рабочую) и внутреннюю - статическую, связанные перемычками, центральная часть сквозного паза датчика имеет два параллельных участка синусоидальной формы, расположенных друг напротив друга, с количеством пиков и их амплитудой, определяемой с учетом контролируемых нагрузок, в центре образованных перемычек имеются отверстия с таким же диаметром, как и оптическое волокно, многомодовое оптическое волокно проведено по центру "U"-образного паза во всю его длину, в том числе и через два участка синусоидальной формы, повторяя их изгибы, сквозной паз с двух сторон от оптического волокна залит жидкой резиной.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства в аксонометрии, на фиг. 2 - вид спереди, на фиг. 3 - вид сверху, на фиг. 4 - разрез устройства по А-А, на фиг. 5 - разрез устройства по Б-Б.

Массив датчика изготовлен цельнометаллическим в форме прямоугольного параллелепипеда (фиг. 1), причем материал и габариты могут различаться в зависимости от диапазона рабочих нагрузок. В массиве датчика имеется сквозной "U''-образный паз 1, разделяющий массив на две части: наружную - деформирующуюся (рабочую) 2 и внутреннюю -статическую 3 (фиг. 4). Эти части связанны перемычками 4 (фиг. 2). Паз 1 содержит многомодовое оптическое волокно 5. Центральная часть сквозного паза 1 датчика имеет два участка синусоидальной формы 6 с количеством пиков и их амплитудой, определяемой с учетом контролируемых нагрузок. В центре образованных перемычек 4 имеются отверстия 7 с таким же диаметром, как и оптическое волокно 5. К выходу отверстий 7 подсоединены оптические разъемы 8 для входа и выхода. Сквозной паз 1 с двух сторон от оптического волокна по ширине датчика 5 залит жидкой резиной 9 для защиты от внешних физических воздействий и сохранения многомодового оптического волокна 5 в центре паза 1 (фиг. 5). Датчик выполнен консольным, так как неподвижная часть 3 в месте образованных перемычек 4 жестко закреплена через крепежные отверстия 10 (фиг. 3) к какой либо раме, силоизмерительной машине и т.д.

Датчик изготавливают следующим образом. Массив корпуса его изготавливают цельнометаллическим в виде прямоугольного параллелепипеда, причем материал и габариты могут различаться в зависимости от диапазона рабочих нагрузок. В перпендикулярном направлении приложения нагрузки (силы) в массиве датчика вырезают (на электроэрозионном станке с ЧПУ) сквозной "U''-образный паз 1, причем выполняют его таким образом, что делят его на две части: наружную - деформирующуюся (рабочую) 2 и внутреннюю - статическую 3. Эти части связывают друг с другом образованными в процессе резки перемычками 4, при этом наружная часть 2 массива корпуса будет смещаться относительно его центральной части 3 в месте приложения силы. Сам паз 1 выполняют с такой шероховатостью поверхности, чтобы снизить возможность поверхностного повреждения многомодового оптического волокна 5 в ходе работы датчика, а его толщину выполняют размером в диаметр многомодового оптического волокна 5. Центральную часть сквозного паза 1 датчика изготавливают с двумя участками синусоидальной формы 6 с количеством пиков и их амплитудой, определяемой с учетом контролируемых нагрузок. Для изготовления сквозного паза 1 с необходимыми технологическими требования, применяют электроэрозионный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). В центре образованных перемычек 4 выполняют отверстия 7 с таким же диаметром, как и многомодовое оптическое волокно 5. Выход отверстий 7 наружу изготавливают так, чтобы к ним можно было подсоединить оптические разъемы 8 для входа и выхода. Многомодовое оптическое волокно 5, проходит через центр "U''-образного паза во всю его длину, в том числе и через два участка синусоидальной формы 6, повторяя их изгибы, в которых при рабочей деформации датчика перегибается многомодовое оптическое волокно 5, тем самым изменяя световую интенсивность в зависимости от приложенной нагрузки (силы). Концы многомодового оптического - волокна 5 выводятся через отверстия 7 в образованных перемычках 4 и для удобства эксплуатации и подключения к системе измерения объединяют с оптическими разъемами 8 в задней не подвижной части 3 массива датчика. Датчик выполняют консольным, при этом неподвижную часть 3 в месте образованных перемычек 4 жестко крепят через крепежные отверстия 10 (к какой либо раме, силоизмерительной машине и т.д.), а его передняя рабочая часть 3 при нагрузке деформируется, тем самым происходит воздействие на многомодовое оптическое волокно 5. Сквозной паз 1 с двух сторон от многомодового оптического - волокна 5 заливают жидкой резиной 9, это позволяет сохранить многомодовое оптическое волокно 5 в центре паза 1 и защитить его от внешних физических воздействий. Кроме того, в датчиках с низкой нагрузочной способностью (до 1 кг.), залитая жидкая резина 9 в сквозной паз 1 с многомодовым оптическим волокном 5 обеспечивает дополнительную жесткость датчику и упругость в случае изготовления массива корпуса из алюминиевого сплава из любого другого металла с малой упругой способностью.

Для датчика с максимальной нагрузочной способностью до 1 кг. массив корпуса выполнили из сплава алюминия (дюраль Д16Т) с габаритными размерами 100×20×15 мм. Два участка синусоидальной формы содержат 4 пика с высотой амплитуды в 3-х кратном размере превышающей диаметр оптического волокна. В предложенном оптическом волоконном датчике применили многомодовое волокно, изготавливаемое по спецификации МЭК-Т G. 651, с диаметром сердцевины 50 мкм и оболочки 125 мкм с плотной полимерной оболочкой.

Датчик для измерения силы можно применять для постройки различного рода весов, также он может входить в состав силоизмерительных машин, тем самым заменить уже устаревшие тензометрические датчики. В качестве расширения возможностей измерения датчика его можно использовать и для измерения деформации.

Волоконно-оптический датчик силы, выполненный на основе многомодового оптического волокна, содержащий участки ввода и вывода излучения с установленными оптическими разъемами в корпусе прямоугольного сечения, пропускной канал, отличающийся тем, что массив датчика изготовлен цельнометаллическим консольного типа, пропускной канал выполнен в массиве датчика в виде сквозного ''U''-образного паза, разделяющего массив на две части: наружную - деформирующуюся (рабочую) и внутреннюю - статическую, связанные перемычками, центральная часть сквозного паза датчика имеет два параллельных участка синусоидальной формы, расположенных друг напротив друга, с количеством пиков и их амплитудой, определяемой с учетом контролируемых нагрузок, в центре образованных перемычек имеются отверстия с таким же диаметром, как и оптическое волокно, многомодовое оптическое волокно проведено по центру ''U''-образного паза во всю его длину, в том числе и через два участка синусоидальной формы, повторяя их изгибы, сквозной паз с двух сторон от оптического волокна залит резиной.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 67.
13.01.2017
№217.015.86e4

Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Способ заключается в механической активации железосодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603641
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8ab5

Способ получения смазочной композиции

Настоящее изобретение относится к способу получения смазочной композиции, заключающемуся в измельчении, смешивании, ультразвуковом диспергирующем воздействии композиции, состоящей из смеси, содержащей вспученный вермикулит, модифицированный поверхностно-активными веществами, согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604202
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.9249

Способ регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6 гидролитической полимеризацией капролактама. Способ заключается в том, что собирают экстракционную воду и охлаждают ее до температуры 6÷10°С с образованием суспензии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605694
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a88a

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол. Способ заключается во взаимодействии железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611419
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa11

Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к технологии получения дорожно-строительных материалов, а именно асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте автомобильных дорог, строительстве гидротехнических сооружений, в гражданском строительстве. Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611801
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab98

Гетерогенный катализатор окисления серосодержащих соединений

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению катализаторов, в частности гетерогенных катализаторов на основе полимерного носителя и производного фталоцианина кобальта, который может быть использован в химической и нефтехимической промышленности для очистки сточных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612255
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.addb

Способ регенерации сорбента

Изобретение относится к технологии регенерации сорбентов. Регенерация сорбента включает размещение его в емкости, подачу плазмообразующего газа - кислорода и последующую обработку в диэлектрическом барьерном разряде при напряжении, вкладываемом в разряд 10,0-20,0 кВ. Регенерации подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612722
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b23e

Установка для регенерации моторного масла

Изобретение относится к устройствам для регенерации работающих моторных масел и может быть использовано в процессе эксплуатации автомототехники с двигателями внутреннего сгорания. Установка для регенерации моторного масла, содержащая маслозаборник, систему трубопроводов, в том числе и гибких,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613558
Дата охранного документа: 17.03.2017
25.08.2017
№217.015.b305

Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трёхмерной структуры на основе терефталевой кислоты

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения формулы La(ВDС)(НO) трехмерной структуры на основе терефталевой кислоты, которое можно использовать в качестве катализатора различных процессов, в том числе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613976
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.bb54

Реактор для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов

Изобретение относится к реактору для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов, содержащему цилиндрический корпус с эллиптическим дном, закрытый крышкой, при этом во внутренней полости корпуса вдоль цилиндрической его части закреплены на крышке множество вертикальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615768
Дата охранного документа: 11.04.2017
Показаны записи 1-10 из 27.
20.10.2013
№216.012.74c7

Устройство для получения семян шишек хвойных культур и их предпосевной обработки

Установка содержит сортировочный барабан, камеру сушки шишек подогретым воздухом с устройством для открывания решетчатых створок стеллажей, транспортеры для подачи шишек в камеру сушки и отбивочный барабан. Кроме того, установка имеет емкость для водной сепарации семян и емкость с двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495555
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7775

Станция помех

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания прицельных по частоте и заградительных по коду помех. Технический результат - повышения эффективности станции помех. Применение в системе передачи данных (СПД) ограниченного количества видов М-последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496241
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.11.2013
№216.012.806b

Устройство для свч предпосевной и послеуборочной обработки семян

Устройство для предпосевной обработки семян включает загрузочный бункер-дозатор для подачи семян в камеру увлажнения семян с распылителем раствора, СВЧ-камеру, соединенную с СВЧ-источником и сообщенную с камерой увлажнения семян, расположенный снизу СВЧ-камеры направляющий воздуховод и приемный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498551
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.09.2014
№216.012.f7ae

Устройство для разъемного соединения швартовного турельного узла судна

Изобретение относится к области судостроения, а именно к разъемным швартовным турельным устройствам, и может быть использовано при создании морских судов и платформ, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях. Устройство для разъемного соединения швартовного турельного узла судна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529243
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.04.2015
№216.013.4761

Конусная дробилка

Изобретение относится к устройствам для дробления и измельчения различных материалов и может быть использовано в горно-обогатительной, строительной, дорожной и других отраслях промышленности. Конусная дробилка содержит корпус 3 с дебалансными вибраторами 5 и коническим кольцом 4, внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549777
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.06.2015
№216.013.5a11

Дифракционный способ измерения угловых перемещений и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим устройствам для измерения малых угловых перемещений объекта. Дифракционный способ измерения угловых перемещений состоит в том, что объект с установленным на нем отражателем освещают излучением лазера и направляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554598
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.02.2016
№216.014.c2ce

Стойка опоры

Настоящее изобретение касается конструкции стойки опоры, в частности стойки сборной опоры, и может быть использовано при проектировании и возведении опор различного назначения для линий электропередачи, связи и т.п. Стойка опоры выполнена в виде трубчатой конструкции, стенки которой армированы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574430
Дата охранного документа: 10.02.2016
20.03.2016
№216.014.c869

Пост комплексного контроля дефектов буксовых узлов и колес движущихся вагонов

Изобретение относится к контрольным системам и используется для дефектации колес и диагностики подшипников буксовых узлов колесных пар. В пост комплексного контроля дефектов буксовых узлов и колес движущихся вагонов введены модуль контроля динамических нагрузок, выполненный из установленных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578005
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.04.2016
№216.015.31fb

Криоаппликатор

Изобретение относится к криогенной технике и может использоваться в криомедицине. Криоаппликатор содержит депо для жидкого криоагента, выполненное из проницаемо-пористого никелида титана в форме продолговатого цилиндра с рабочим участком на торце одного конца и термоизолированной рукоятью на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580037
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.8605

Морская самоподъемная платформа

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при создании морских буровых самоподъемных установок, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях. Морская самоподъемная платформа содержит корпус и три или более опорные колонны с шаговыми гидравлическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603421
Дата охранного документа: 27.11.2016
+ добавить свой РИД