RU206545U1

RU206545U1 - Surface pressure measuring device

Info

Publication number: RU206545U1
Application number: RU2020135931U
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Седых; Вадим Сергеевич Громов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Пифагор-М"
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-09-15

Abstract

Полезная модель относится к измерительным устройствам, использующим в качестве чувствительного элемента оптическое волокно, и может быть использована в системах контроля и измерения давлений на поверхность. Устройство измерения давления на поверхность, содержащее основание с крепежными отверстиями, крышку, защитную манжету, расположенную между основанием и крышкой, волоконно-оптический датчик, расположенный между основанием и крышкой в центре устройства, отличающееся тем, что содержит компенсаторы нагрузки, выполненные в виде набора тарельчатых пружин, расположенных на оси между фланцами, к которым винтами крепятся основание и крышка, при этом компенсаторы нагрузки равноудалены от волоконно-оптического датчика перемещения. Технический результат, наблюдаемый при реализации заявленного устройства, заключается в расширении функциональных возможностей и точности измерений при отрицательных температурах окружающей среды.The utility model relates to measuring devices using an optical fiber as a sensitive element and can be used in systems for monitoring and measuring surface pressures. A device for measuring pressure on a surface containing a base with mounting holes, a cover, a protective cuff located between the base and the cover, a fiber-optic sensor located between the base and the cover in the center of the device, characterized in that it contains load compensators made in the form of a set of poppet springs located axially between the flanges to which the base and cover are screwed, while the load compensators are equidistant from the fiber-optic displacement transducer. The technical result observed during the implementation of the claimed device consists in expanding the functionality and accuracy of measurements at negative ambient temperatures.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Полезная модель относится к измерительным устройствам, использующим в качестве чувствительного элемента оптическое волокно, и может быть использована в системах контроля и измерения давлений на поверхность.The utility model relates to measuring devices using an optical fiber as a sensing element and can be used in systems for monitoring and measuring surface pressures.

Уровень техникиState of the art

Известна полезная модель - волоконно-оптический датчик усилий, содержащий основание датчика с крепежными отверстиями, оптическое волокно, эластичный материал, согласно изобретению содержащий второе оптическое волокно, пазы под волокна, упорную крышку, демпфирующий материал, элемент изгиба с изгибающей волокна головкой, при этом на основание укладывается второе оптическое волокно перпендикулярно первому волокну на эластичный материал, который помещается в углубление основания, на котором находятся пазы под волокна, которые присутствуют и на нижней части упорной крышки, которая закрепляется на основании, в которой располагается демпфирующий материал, на который крепится элемент изгиба с изгибающей волокна головкой [патент РФ №199709, кл. G01L 11/00, G08B 13/186, дата публикации 15.09.2020 г.].A useful model is known - a fiber-optic force sensor containing a sensor base with mounting holes, an optical fiber, an elastic material according to the invention containing a second optical fiber, grooves for fibers, a thrust cover, a damping material, a bending element with a fiber bending head, while on the base is laid the second optical fiber perpendicular to the first fiber on elastic material, which is placed in the recess of the base, on which there are grooves for fibers, which are also present on the lower part of the stop cover, which is fixed on the base, in which the damping material is located, on which the bending element is attached with a fiber bending head [RF patent №199709, class. G01L 11/00, G08B 13/186, publication date 09/15/2020].

Недостатком такого волоконно-оптического датчика усилий являются использование для преобразования давления на датчик в линейное перемещение эластичного материала, что снижает точность измерения при отрицательных температурах окружающей среды за счет изменения свойств эластичности материала. Таким образом, применение такого волоконно-оптического датчика усилий при больших отрицательных температурах становится неэффективным. Например, в условиях крайнего севера температуры достигают значений до минус 60 градусов Цельсия и ниже, вследствие чего эластичные материалы изменяют свои свойства, а в некоторых случаях становятся хрупкими.The disadvantage of such a fiber-optic force sensor is the use of elastic material to convert the pressure on the sensor into linear displacement, which reduces the measurement accuracy at negative ambient temperatures due to changes in the elastic properties of the material. Thus, the use of such a fiber-optic force sensor at high negative temperatures becomes ineffective. For example, in the conditions of the far north, temperatures reach values up to minus 60 degrees Celsius and below, as a result of which elastic materials change their properties, and in some cases become brittle.

Технический результат, наблюдаемый при реализации заявленного устройства, заключается в повышении точности измерений при отрицательных температурах окружающей среды. Технический результат достигается тем, что в заявленном устройстве для измерения давления на поверхность вместо эластичных материалов используются компенсаторы нагрузки, выполненные в виде набора тарельчатых пружин, стабильных по характеристикам упругости при отрицательных температурах окружающей среды.The technical result observed during the implementation of the claimed device consists in increasing the measurement accuracy at negative ambient temperatures. The technical result is achieved by the fact that in the claimed device for measuring surface pressure, instead of elastic materials, load compensators are used, made in the form of a set of Belleville springs, which are stable in terms of elasticity at negative ambient temperatures.

Таким образом, предложенная полезная модель позволяет повысить точность измерений при отрицательных температурах окружающей среды.Thus, the proposed utility model improves the accuracy of measurements at negative ambient temperatures.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Предлагаемое устройство содержит: основание с крепежными отверстиями, закрепленные к нему компенсаторы нагрузки и волоконно-оптический датчик, крышку, закрепленную к компенсаторам нагрузки, защитную манжету, закрепленную между основанием и крышкой. Волоконно-оптический датчик установлен в центре устройства. Компенсаторы нагрузки представляют собой набор тарельчатых пружин, расположенных на направляющей оси между фланцами, к которым винтами закреплены основание и крышка, при этом компенсаторы нагрузки равноудалены от волоконно-оптического датчика.The proposed device contains: a base with mounting holes, fixed to it load compensators and a fiber-optic sensor, a cover fixed to the load compensators, a protective sleeve fixed between the base and the cover. A fiber optic sensor is installed in the center of the device. The load compensators are a set of Belleville springs located on the guide axis between the flanges to which the base and cover are screwed, while the load compensators are equidistant from the fiber optic sensor.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства. На фиг. 2 приведен общий вид устройства в разрезе. Устройство содержит основание 1, компенсаторы нагрузки 2, волоконно-оптический датчик 3, защитную манжету 4, крышку 5. Механическая связь между компенсаторами нагрузки 2, основанием 1 и крышкой 2 обеспечивается с помощью винтов. Механическая связь между волоконно-оптическим датчиком 3 с основанием устройства 1 осуществляется с помощью винтов.FIG. 1 shows a general view of the device. FIG. 2 shows a general view of the device in section. The device contains a base 1, load compensators 2, fiber-optic sensor 3, protective collar 4, cover 5. Mechanical connection between load compensators 2, base 1 and cover 2 is provided by screws. The mechanical connection between the fiber-optic sensor 3 and the base of the device 1 is carried out using screws.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Основание устройства 1 жестко закрепляется к поверхности объекта. При воздействии давления на крышку устройства 5 усилие с крышки передается через компенсаторы нагрузки 2 на основание 1. Компенсаторы нагрузки 2 обеспечивают перемещение крышки 5 относительно основания 1 в зависимости от величины давления на крышку за счет сжатия компенсаторов нагрузки 2. Волоконно-оптический датчик 3 обеспечивает изменение уровня оптического затухания в зависимости от величины перемещения крышки 5 относительно основания 1.The base of the device 1 is rigidly fixed to the surface of the object. When pressure is applied to the cover of the device 5, the force from the cover is transmitted through the load compensators 2 to the base 1. The load compensators 2 ensure the movement of the cover 5 relative to the base 1, depending on the pressure on the cover due to the compression of the load compensators 2. The fiber-optic sensor 3 provides a change the level of optical attenuation depending on the amount of movement of the cover 5 relative to the base 1.

Для измерения величины давления на поверхность выводы оптического волокна устройства подключают к источнику оптического излучения и измерителю оптической мощности. По уровню измеренного оптического затухания вычисляют значение давления на устройство.To measure the pressure on the surface, the optical fiber leads of the device are connected to an optical radiation source and an optical power meter. The level of the measured optical attenuation is used to calculate the pressure on the device.

Диапазон измерения устройства определяется компенсаторами нагрузки, за счет подбора тарельчатых пружин с требуемыми характеристиками по усилию и количеством тарельчатых пружин в компенсаторах нагрузки.The measuring range of the device is determined by the load compensators by selecting the Belleville springs with the required force characteristics and the number of Belleville springs in the load compensators.

Claims

A device for measuring pressure on a surface containing a base with mounting holes, a cover, a protective cuff located between the base and the cover, a fiber-optic sensor located in the center of the cover of the device, characterized in that it contains load compensators made in the form of a set of Belleville springs located on the guide shaft between the flanges to which the base and cover are screwed, with the load balancers equidistant from the fiber optic sensor.