RU81323U1 - Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры - Google Patents
Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU81323U1 RU81323U1 RU2008140903/22U RU2008140903U RU81323U1 RU 81323 U1 RU81323 U1 RU 81323U1 RU 2008140903/22 U RU2008140903/22 U RU 2008140903/22U RU 2008140903 U RU2008140903 U RU 2008140903U RU 81323 U1 RU81323 U1 RU 81323U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- fiber
- micro
- pressure
- lenses
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при дистанционном мониторинге давления и температуры в нефтяной отрасли, электротехнической промышленности, геологической разведке и т.д. Техническая задача - усовершенствование измерительного устройства. Технический результат - повышение точности измерений давления за счет учета дополнительной погрешности от температуры. Он достигается тем, что в известном устройстве дополнительно введены светоделители, микрообъективы, микропозиционер, коллимирующая линза, рабочее одномодовое волокно с алюминиевым покрытием для измерения температуры, сочленитель, собирающая линза, фотоприемник, усилитель мощности сигнала, блок обработки, схема термокомпенсации.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при дистанционном мониторинге давления и температуры жидкости в нефтяной отрасли, электротехнической промышленности, геологической разведке и т.д.
Известен волоконно-оптический датчик [см. патент РФ №2205374, 2003 г.]. Данный датчик позволяет измерять давление жидкости. Его недостатком является низкая чувствительность.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является волоконно-оптический интерферометр, предназначенный для измерения давлений в жидкости [см. Бусурин В.И., Носов Ю.Р.] Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатамиздат, 1990. 256 с.], содержащий полупроводниковый или газовый лазер, устройство ввода излучения в оптическое волокно, оптическое волокно, излучение лазера коллимируется системой и подается по оптическому волокну на полупрозрачную пластинку или светоделительный кубик, микро-объективы, микропозиционеры. Большая часть рабочего волокна помещена в исследуемый объем, а опорное волокно находится в стабильных внешних условиях. На выходе рабочего и опорного волокон введены коллимирующие линзы, превращающие расходящиеся фронты в плоские. Для совмещения этих фронтов таким образом, чтобы можно было наблюдать картину интерференции рабочей и опорной волн применен сочленитель. Фотоприемник, который расположен в фокусе собирающей линзы, регистрирует результат интерференции опорной и исследуемой волн. Мощность
сигнала, детектируемого на фотоприемнике, а следовательно, на выходе усилителя и на входе регистрирующей схемы зависит от амплитуды фазовой модуляции.
Известный датчик предназначен для использования при постоянной температуре и характеризуется высокой дополнительной погрешностью при колебаниях температуры измеряемого объекта. Для учета влияния температуры необходимо использовать дополнительный датчик температуры.
Техническая задача - усовершенствование измерительного устройства и расширение функциональных возможностей путем увеличения количества чувствительных элементов.
Технический результат - повышение точности измерений и устранение погрешности при измерении давления и температуры.
Технический результат достигается тем, что известное устройство имеет дополнительно два светоделителя с 50%-ной прозрачностью, два микрообъектива, микропозиционер, коллимируюшую линзу, рабочее одномодовое волокно с алюминиевым покрытием для измерения температуры, сочленитель, собирающую линзу, расположенные последовательно по ходу пучка излучения, на выходе излучения из оптоволокна фотоприемник, усилитель, блок обработки и схему термокомпенсации.
Предлагаемый совмещенный датчик давления и температуры иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1 (общий вид и сечения по линиям А-А и В-В).
Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры содержит лазерный излучатель 1, устройство введения излучения в оптическое волокно 2, оптическое волокно 3, коллимируюшую систему 4, выполненную из двух последовательно расположенных компонентов: мениска и двояковыпуклой линзы, опорное волокно 12, рабочее волокно 13, рабочее волокно 14, имеющее алюминиевое покрытие, в промежуточной части оптического волокна
расположены светоделители 5, 6, 7, микро-объективы 8, 9 микропозиционеры 10, 11, сочленители 18, 19, собирающие линзы 20, 21, на выходе из оптических волокон расположены фотоприемники 22, 23, усилители 24, 25, блоки обработки 26, 27, схема термокомпенсации 28.
Устройство работает следующим образом.
Излучение лазера 1 устройством введения излучения 2 вводится в оптическое волокно 3 и коллимируется системой 4. Светоделитель 5 делит световой поток на два потока, один их которых предназначен для измерения температуры. Второй поток светоделителем 6 снова делится на два потока: исследуемый для определения давления и опорный. Опорный и исследуемые потоки используется для создания интерференционной картины. После светоделителей 5 и 6 микрообъективы 8 и 9 фокусируют оптические потоки на входные торцы рабочих 13, 14 и опорного 15 одномодовых волокон. Для обеспечения эффективного ввода излучения в волокна применяются микропозицинеры 10 и 11 (трехкоординатные подвижки с точностью установки 1 мкм). Большая часть рабочих волокон 13 и 14 помещена в исследуемый объем, а опорное волокно 12 находится в стабильных внешних условиях. Изменение фазы в рабочем волокне 13 происходит при воздействии на него давления. Изменение фазы в рабочем волокне 14 происходит при воздействии на него температуры. Нагревание рабочего волокна 14, имеющего алюминиевое покрытие, влияет на изменение фазы распространяющегося в световоде излучения в результате изменения длины световода и изменения его показателя преломления. На выходе из оптических волокон 12, 13, 14 введены коллимирующие линзы 16, 17, превращающие расходящиеся фронты излучения в плоские.
Сочленители 18 и 19 применены для совмещения волновых фронтов таким образом, чтобы в плоскостях 29 и 30 можно было наблюдать картину интерференции рабочей и опорной волн. Известно, что если в некоторой области пространства существуют две когерентные и одинаковым образом
поляризованные волны, волновые векторы которых (соответственно и ) отличаются только направлением, угол между и равен Θ1,2, то в плоскости, перепендикулярной биссектрисе угла Θ1,2, будет наблюдаться картина интерференционных полос с периодом Λ.
Интерференционные полосы направлены перпендикулярно плоскости 30 (31), в которой лежат волновые векторы и , как это показано на сечении А-А на фиг.1. Регулируя наклон сочленителей 18, 19 (изменяется угол Θ1,2) необходимо подстроить интерференционную картину таким образом, чтобы достичь оптимального периода интерференционных полос Λ. Интерференционная картина детектируемая фотоприемниками 22, 23 зависит от амплитуды фазовой модуляции, на выходе из фотоприемника 22 последовательно расположены усилитель 24 и блок обработки 26, на выходе из фотоприемника 23 последовательно расположены усилитель 25 и блок обработки 27. Для исключения дополнительной погрешности измерения давления от температуры включена схема термокомпенсации 28.
Использование в предлагаемом совмещенном волоконно-оптическом датчике давления и температуры в качестве чувствительного элемента оптическое волокно имеющее алюминиевое покрытие выгодно отличает предлагаемый датчик от известных устройств, так как он расширяет функциональные возможности и устранить погрешности при измерении давления и температуры.
Источники
1. Патент РФ №2205374, 2003 г.
2. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатамиздат, 1990. 256 с.
Claims (1)
- Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры, содержащий лазерный излучатель, устройство ввода излучения в оптическое волокно, оптическое волокно, коллимирующую систему, светоделитель, микрообъективы, микропозиционеры, опорное и рабочее одномодовые волокна для измерения давления, коллимирующие линзы, собирающую линзу, фотоприемник, усилитель, блок обработки, отличающийся тем, что в него введены дополнительно два светоделителя, два микрообъектива, микропозиционер, коллимирующая линза, расположенная последовательно по ходу пучка излучения, рабочее одномодовое волокно с алюминиевым покрытием для измерения температуры, сочленитель, собирающая линза, в фокусе которой расположен фотоприемник, на выходе которого расположен усилитель мощности сигнала, блок обработки, схема термокомпенсации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140903/22U RU81323U1 (ru) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140903/22U RU81323U1 (ru) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU81323U1 true RU81323U1 (ru) | 2009-03-10 |
Family
ID=40529175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008140903/22U RU81323U1 (ru) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU81323U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2399892C1 (ru) * | 2009-06-15 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Оптический преобразователь температуры |
| RU2480720C1 (ru) * | 2009-06-08 | 2013-04-27 | Смс Зимаг Акциенгезелльшафт | Внедрение световода измерительного датчика в конструктивный элемент |
| CN114563879A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 浙江大学 | 一种基于频率域追踪的多模光纤稳定成像方法及装置 |
-
2008
- 2008-10-15 RU RU2008140903/22U patent/RU81323U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480720C1 (ru) * | 2009-06-08 | 2013-04-27 | Смс Зимаг Акциенгезелльшафт | Внедрение световода измерительного датчика в конструктивный элемент |
| RU2399892C1 (ru) * | 2009-06-15 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | Оптический преобразователь температуры |
| CN114563879A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 浙江大学 | 一种基于频率域追踪的多模光纤稳定成像方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5381229A (en) | Sapphire optical fiber interferometer | |
| CN101949685B (zh) | 光纤型激光自混合干涉仪及其测量方法 | |
| CN103697954B (zh) | 一种微腔干涉流速压差敏感结构及微腔干涉光纤流速流量传感器 | |
| CN101368978B (zh) | 双芯光纤集成式加速度计及测量方法 | |
| US4974961A (en) | Optical fibre measuring system | |
| WO2013082247A1 (en) | Interferometer, system, and method of use | |
| CN105004459B (zh) | 高灵敏度分布式的横向压力传感器及利用该传感器测量横向压力的方法 | |
| CN105737741B (zh) | 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 | |
| Chiu et al. | D-type fiber optic sensor used as a refractometer based on total-internal reflection heterodyne interferometry | |
| RU155509U1 (ru) | Лазерно-интерференционный гидрофон с системой термостабилизации | |
| RU81323U1 (ru) | Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры | |
| CN102636457A (zh) | 一种微量液体折射率的测量系统及测量方法 | |
| CN104677596B (zh) | 一种Sagnac环形光路内嵌入非平衡Mach‑Zehnder型光程扫描器的光学自相关仪 | |
| RU67723U1 (ru) | Волоконно-оптическое информационно-измерительное устройство | |
| CN104807780A (zh) | 光学材料折射率的测量系统及测量方法 | |
| CN207456742U (zh) | 自聚焦透镜透射波前测量装置 | |
| CN103116035B (zh) | 基于嵌入式双芯pcf的mems多普勒测速方法和装置 | |
| CN109579821A (zh) | 一种基于双波长复用结构的光纤陀螺仪 | |
| Cheng et al. | Fiber interferometer combining sub-nm displacement resolution with miniaturized sensor head | |
| CN204043623U (zh) | 薄膜厚度测量装置 | |
| RU2527308C1 (ru) | Волоконно-оптический измеритель температуры | |
| CN206804690U (zh) | 一种高灵敏度的单保偏光纤干涉式加速度传感系统 | |
| CN105841720B (zh) | 使用两个平行反射面的光纤白光干涉解调仪 | |
| CN203337093U (zh) | 高精度位置检测装置 | |
| CN203025207U (zh) | 基于嵌入式双芯pcf的mems多普勒测速装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111016 |