Измерение силы или механического напряжения вообще: .путем измерения изменения оптических свойств напряженных материалов, например путем фотоупругого анализа напряжений – G01L 1/24

Изобретение относится к системе «интеллектуального» троса для моста с использованием встроенных датчиков на основе волоконных решеток Брэгга (FBG) и может использоваться в тросовых несущих конструкциях вантовых, подвесных, арочных и других видов мостов. Система включает в себя анкерный стакан, пластину для разделения проволок, присоединительные муфты, датчик на основе волоконной дифракционной решетки и сам трос. Датчик на основе волоконной дифракционной решетки включает в себя тензометрический датчик 9 с волоконной дифракционной решеткой и датчик температуры с волоконной дифракционной решеткой. Концы оптических волокон тензометрического датчика 9 и датчика температуры выводятся наружу. Собранный тензометрический датчик 9 жестко соединяется со стальной проволокой в присоединительной муфте. Собранный датчик температуры подвешивается к стальной проволоке в присоединительной муфте. Отверстия пробиты в пластине для разделения проволок. Защитная стальная трубка заранее заглублена в передней части в присоединительную муфту и в анкерный стакан. Система улучшает выживаемость датчиков и оптоволокна в процессе изготовления и эксплуатацию троса, обеспечивает надежность заделки датчиков и позволяет эффективно и точно передать сигналы от волоконных дифракционных решеток из троса наружу. 11 ил.

Изобретение относится к области физики, в частности, к средствам измерения давления рабочей среды, как жидкости, так и газа и может найти применение при измерении давления на отдаленных объектах с передачей информации по волоконно-оптическому каналу связи, в частности, для измерения давления скважинной жидкости в нефтяных и газовых скважинах. Задача изобретения состоит в упрощении конструкции волоконно-оптического датчика давления, его монтажа и исключение необходимости юстировки его сенсорных элементов в процессе сборки, а также в уменьшении габаритов датчика и, как следствие, повышении надежности и точности измерения давления. Поставленная задача решается путем создания волоконно-оптического датчика давления, содержащего корпус с двумя трубчатыми элементами, имеющими по меньшей мере один заглушенный торец, установленными в корпусе так, что второй торец первого трубчатого элемента соединен с корпусом и сообщается с каналом для подвода рабочей среды, а второй торец второго трубчатого элемента выполнен открытым и сообщается с внутренней полостью корпуса, в которую пропущено оптическое волокно с двумя решетками Брэгга, прикрепленное участками, содержащими решетки Брэгга, непосредственно к наружной цилиндрической поверхности трубчатых элементов так, что одна из решеток расположена на первом трубчатом элементе, а вторая - на втором. Задача решается также тем, что второй трубчатый элемент закреплен на внутренней стенке корпуса, а также тем, что второй трубчатый элемент закреплен на внутренней стенке корпуса соосно первому. Трубчатые элементы выполнены из одного и того же материала и с идентичными геометрическими размерами. Задача решается также тем, что участки оптического волокна, оснащенные решетками Брэгга, сориентированы вдоль образующей цилиндрической поверхности трубчатых элементов.

Предлагаемая конструкция волоконно-оптического датчика давления позволяет решить задачу качественного и надежного измерения давления рабочей среды отдаленных объектов с передачей информации по волоконно-оптическому каналу связи в режиме длительной, до нескольких лет, эксплуатации без промежуточных операций по обслуживанию и юстировке.

5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Система содержит источник света для передачи света на поверхность вала через множество пучков оптических волокон, расположенных во множестве местоположений вблизи поверхности в по существу аксиальном направлении между концами по меньшей мере одного вала; высокотемпературный зонд отражения на основе пучка волокон для обнаружения света, отраженного от поверхности вала, механизм измерения для определения крутящего момента или вибрации на валу. Вал содержит механизм кодирования, выполненный посредством измененной текстуры в виде клиновидной канавки на поверхности вала, путем изменения глубины поверхности. Глубина клиновидной канавки обеспечивает сигнал передней рабочей точки и сигнал задней рабочей точки таким образом, что соответствующая временная задержка может быть обнаружена из любого из двух местоположений клиновидной канавки для определения значения угла закручивания вала путем дифференцирования их характеристик шаблона отражения в течение каждого цикла вращения. Технический результат - повышение надежности измерения статического и динамического крутящего момента, линейных и нелинейных вибраций на вращающихся валах. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам и может использоваться для проверки и измерения параметров напряжения. Техническим результатом является повышение точности измерения. Волоконно-оптический датчик спиральной структуры является многовитковым спиральным элементом, сформированным пружинной проволокой. Множество зубцов деформации непрерывно распределено по верхней поверхности и нижней поверхности пружинной проволоки в продольном направлении вдоль пружинной проволоки; в двух соседних витках пружинной проволоки зубцы деформации на нижней поверхности верхнего витка пружинной проволоки и зубцы деформации на верхней поверхности нижнего витка пружинной проволоки находятся по отношению друг к другу в шахматном порядке. Сигнальное оптическое волокно зажато между зубцами деформации на нижней поверхности верхнего витка пружинной проволоки и зубцами деформации на верхней поверхности нижнего витка пружинной проволоки и соединено с испытательной установкой оптическим волокном передачи. 9 з. п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для создания распределительных систем измерения температуры и деформации. Бриллюэновская система для отслеживания температуры и деформации содержит одно- или двухстороннее волокно с множеством волоконных брэгговских решеток (ВБР) на разных длинах волн и лазерную систему с задающей накачкой, настраиваемую в диапазоне существенно большем, чем бриллюэновский сдвиг. ВБР распределены по длине размещенного волокна и служат как выбираемые отражатели длины волны, позволяющие поддерживать работу устройства даже в случае разрыва волокна. Технический результат: повышение точности и достоверности данных измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электрическому кабелю с встроенным датчиком деформации, пригодным, в особенности, для измерения статических и динамических деформаций, в частности деформаций изгиба. Способ контроля деформации изгиба электрического кабеля содержит этапы снабжения кабеля периферийным механически несимметричным несущим элементом, обладающим более высокой стойкостью к растягивающим нагрузкам, чем к сжимающим, и волоконно- оптическим датчиком. Изобретение обеспечивает для кабелей, пригодных для тяжелых условий эксплуатации, в частности, для подвижных установок, возможность контроля и определение местоположения деформации изгиба. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

Электрический кабель, содержащий тензометрический датчик, продольно простирающийся вдоль кабеля и включающий в себя тензометрическое оптическое волокно, установленное в изгибающейся нейтральной области, окружающей и включающей в себя изгибающуюся нейтральную продольную ось электрического кабеля, и по меньшей мере два продольных структурных элемента, по меньшей мере где по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элементов представляет собой сердечник, содержащий электрический проводник, в котором тензометрический датчик встроен в переносящий растяжение наполнитель, механически связывающий по меньшей мере один из по меньшей мере двух продольных структурных элемента с тензометрическим датчиком. С помощью раскрытой конструкции кабеля растяжение, претерпеваемое по меньшей мере одним из по меньшей мере двух продольных структурных элементов, можно передавать тензометрическому датчику, по меньшей мере, в растянутом состоянии. В предпочтительных вариантах воплощения электрический кабель представляет собой кабель для работы в тяжелом режиме. Изобретение также относится к способу для контроля растяжения, и, предпочтительно, также и температуры электрического кабеля. Кроме того, изобретение направлено на создание системы контроля деформаций для измерения, по меньшей мере, деформации растяжения нескольких электрических кабелей, и, в частности, нескольких кабелей для работы в тяжелом режиме. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способам оперативного диагностирования деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) в эксплуатации и может быть использовано для выявления появляющихся дефектов изделий, агрегатов, узлов и деталей в авиакосмической, авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения. Сущность: в композицию, используемую для формирования контролируемого объекта, вводят стекловолокно как материал, аналогичный используемому в качестве наполнителя для формирования каркасной матрицы детали, выполненное с возможностью канализации через него светового луча. При этом используют цельные отрезки стекловолокна длиной, большей длины детали, которые размещают с пересечением траекторий вероятного формирования дефектов, в объеме детали, не подвергающемся обработке. О наличии дефекта судят по отсутствию прохождения светового луча или снижению яркости исходящего светового потока. Технический результат: обеспечение оперативного выявления дефектов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области диагностики механических свойств конструкций из полимерных и металлополимерных композиционных материалов и может быть использовано для определения деформации конструкций. Согласно способу в процессе изготовления композиционного материала в нем размещают конструкцию оптического волокна с брэгговскими решетками. Измеряют спектральное положение пиков брэгговских решеток после изготовления конструкции из композиционного материала и определяют распределение механических и тепловых деформаций внутри конструкции композиционного материала путем решения системы уравнений:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для измерения деформаций или напряжений в различных конструкциях посредством поляризационно-оптических преобразователей. Технический результат - повышение чувствительности работы преобразователя как на сжатие, так и на растяжение, достижение термокомпенсации без дополнительных устройств. Преобразователь включает нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, и пьезооптический преобразователь, преобразующий величину напряжений на фотоупругом элементе в электрический сигнал, и блок обработки сигнала. Нагрузочный элемент представляет собой пластину, обеспечивающую концентрацию напряжений на фотоупругом элементе, фотоупругий элемент закреплен в пластине в заведомо нагруженном состоянии и таким образом, что действие исходной силовой нагрузки осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В частности, в центре пластины, где она имеет утоньшение, посредством конуса Морзе закреплен фотоупругий элемент, при этом дополнительно выполнены два взаимно перпендикулярных сквозных разреза, не нарушающих целостности пластины, оси которых составляют 45° к оси нагружения. Центры разрезов совпадают с центром конусного отверстия для крепления фотоупругого элемента. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявленное изобретение относится к измерению напряжений стенки в полом изделии. Способ определения окружных напряжений стенки в полом изделии основан на поляризационно-оптическом методе. При реализации способа просвечивают полое изделие, расположенное в иммерсионной жидкости, поляризованным светом. Анализируют наблюдаемую картины двупреломления лучей поляризованного света от прохождения ими упомянутого изделия. По результатам анализа определяют окружные напряжения в упомянутом изделии. При этом при определении окружных напряжений просвечивание полого изделия, расположенного в иммерсионной жидкости, поляризованным светом осуществляют изнутри полого изделия, а анализ наблюдаемой картины двупреломления лучей поляризованного света осуществляют от прохождения ими одной из диаметрально противоположных частей стенки упомянутого изделия. Технический результат: повышение точности измерений, упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройству и способу определения вектора силы и может быть использовано в тактильном датчике для руки робота. Оптический тактильный датчик содержит чувствительную часть и фотографирующее устройство, при этом чувствительная часть содержит прозрачный гибкий корпус и множество групп маркеров, расположенных внутри гибкого корпуса. Каждая группа маркеров содержит множество окрашенных маркеров, при этом маркеры, составляющие различные группы маркеров, имеют различную окраску в каждой группе. Гибкий корпус имеет произвольную искривленную поверхность. Поведение окрашенных маркеров, когда объект касается искривленной поверхности гибкого корпуса, получается как информация о маркерах в виде изображения с помощью фотографирующего устройства. Датчик дополнительно содержит устройство для восстановления распределения вектора силы, предназначенное для восстановления сил, приложенных к поверхности, на основе информации о поведении маркеров, которая получается на основе указанной информации о маркерах в виде изображения. Технический результат заключается в возможности создания оптического тактильного датчика с произвольной искривленной поверхностью, позволяющего измерять трехмерное распределение вектора силы, который возможно использовать как тактильный датчик для манипулятора (руки робота). 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении кристаллов ИС и дискретных полупроводниковых приборов. Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей способа за счет обеспечения возможности контроля направления вектора механических напряжений. Сущность заявляемого способа контроля механических напряжений в структуре пленка - подложка заключается в формировании между пленкой и подложкой промежуточного слоя, который селективно вытравливается через окна в пленке круглой формы с образованием в зазоре пленка - подложка интерференционной картины, отражающей величину и направление вектора механических напряжений. 4 ил.

Изобретение относится к полимерному материалу, обладающему оптически детектируемым откликом на изменение нагрузки (давления), включающему полиуретановый эластомер, адаптированный для детектирования изменения нагрузки, содержащий алифатический диизоцианат, полиол с концевым гидроксилом и фотохимическую систему, включающую флуоресцентные молекулы для зондирования расстояния, модифицированные с превращением в удлиняющие цепь диолы, в котором мольное соотношение диолов и полиолов находится в диапазоне от приблизительно 10:1 до около 1:2, а фотохимическая система выбрана из группы, состоящей из системы эксиплекса и резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET). Настоящее изобретение также относится к раствору, содержащему указанный выше полимерный материал, а также к полимерному материалу, обладающему детектируемым откликом на изменение давления, включающему эластомер, содержащий полиакрилатный или силиконовый эластомер и фотохимическую систему, включающую определенное количество флуоресцентных молекул для зондирования расстояния, модифицированных для внедрения в указанный эластомер, выбранную из группы, состоящей из эксиплекса и резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET), и к раствору содержащему такой полимерный материал. Задачей изобретения является создание материала, чувствительного к нагрузке (давлению), для которого чувствительность к присутствию кислорода была бы уменьшена. Поставленная задача решается тем, что для исключения зависимости от кислорода при определении чувствительности к давлению в материале используют фотохимическую систему, выбранную из группы, состоящей из эксиплекса и резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET). Системы с данными фотохимическими системами обеспечивают получение быстрого отклика на изменение давления, кроме того, сжимаемость материала с такими системами является обратимой, в результате чего исключение зависимости от кислорода как фактора, вносящего вклад в детектирование изменений давления, обеспечивает достижение улучшенного времени отклика, а также повышает чувствительность при использовании материала. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Средство измерения деформации включает, по меньшей мере, один световод для подвода света от источника света широкого спектра или, по меньшей мере, от одного источника света узкого участка спектра к корпусу и отвода света от корпуса к устройству приема и обработки оптического сигнала. Корпус датчика имеет возможность упругого скручивания, имеется средство поляризации света, расположенное в корпусе и/или вне корпуса, и расположенные в корпусе, по меньшей мере, один конец световода, образующий, по меньшей мере, один излучатель света, подведенного к корпусу, и, по меньшей мере, один приемник света для отвода света от корпуса, за которыми последовательно расположены поляризатор, плоскость поляризации которого ориентирована под углом к плоскости поляризации света, и неподвижно связанный с корпусом, и зеркало. При этом устройство приема и обработки оптического сигнала обеспечивает обработку света, отраженного от зеркала, и измерение деформации кручения. Между концом световода и поляризатором расположен селективный отражатель света, неподвижно связанный с корпусом и обеспечивающий отражение второго участка широкого спектра света или второго участка спектра света от второго источника света узкого диапазона, отличающихся от первого участка широкого спектра света или от первого участка первого источника света узкого диапазона, отраженного зеркалом. Технический результат - расширение функциональных возможностей датчика деформаций посредством обеспечения возможности одновременного измерения продольно-поперечных и/или вертикальных деформаций (деформаций сжатия-растяжения), деформаций кручения и/или изгиба вместе с упрощением изготовления устройства и повышением надежности датчика. 43 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тактильным датчикам оптического типа. Устройство содержит тактильную часть и средство формирования изображения, причем тактильная часть содержит прозрачный гибкий корпус и множество групп маркеров, расположенных внутри гибкого корпуса. Каждая группа маркеров составляется из множества окрашенных маркеров, при этом маркеры, составляющие различные группы, имеют различную окраску в каждой группе, поведение окрашенных маркеров в том случае, когда объект касается гибкого корпуса, фотографируется с помощью средства формирования изображения. Предпочтительно разные группы маркеров имеют различное пространственное расположение. Измерение осуществляется путем многоканального считывания, которое использует цветной или оптический спектр для оптического тактильного датчика для получения информации для множества степеней свободы в каждой точке на поверхности. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение к измерительной технике и может быть использовано для контроля деформаций крупных сооружений, в электротехнической промышленности при измерении температурных режимов трансформаторов, в геологической разведке при измерении распределения температуры вдоль скважин, в авиационной промышленности при контроле деформаций конструкций летательных аппаратов. При помощи компаратора, формирователя импульсов, устройства выбора импульсов последовательно выделяются оптические импульсы, отраженные от реперных точек, в качестве которых выступают оптические соединители, установленные между секциями волоконно-оптического кабеля, применяемого в качестве измерительного преобразователя. Выделенные импульсы через цепь положительной обратной связи запускают автоколебательный режим. Причем период следования автоколебаний определяет задержку распространения оптического сигнала до выбранной реперной точки. Изменение температуры и воздействие механических напряжений, приводящие к деформации оптического волокна, изменяют коэффициент преломления материала сердцевины оптического волокна. За счет изменения величины коэффициента преломления изменяется задержка оптического сигнала. Значение температуры или величина деформации, воздействующие на каждую из секций измерительного преобразователя, определяются по изменению задержки оптических сигналов от каждой из реперных точек. Обеспечено упрощение и повышение точности и динамического диапазона измерений. 2 ил.