волоконно-оптический преобразователь давления

Формула изобретения

Волоконно-оптический преобразователь давления, включающий источник оптического излучения, чувствительный элемент, содержащий отражательную мембрану, устройство ориентации оптического излучения, прокладку, расположенную между отражательной мембраной и устройством ориентации оптического излучения, приемник оптического излучения, отличающийся тем, что волоконно-оптический преобразователь давления дополнительно содержит блок обработки информации, волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником оптического излучения, приемником оптического излучения и чувствительным элементом, при этом устройство ориентации оптического излучения выполнено в виде пластины из кварцевого стекла в форме параллелепипеда с зеркальным напылением по всей поверхности, за исключением части поверхности, расположенной под мембраной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения давления, способным работать при высоких температурах.

Известен волоконно-оптический преобразователь давления, состоящий из источника оптического излучения, световода, передающего оптическое излучение от источника оптического излучения к чувствительному элементу, чувствительного элемента, состоящего из призмы полного внутреннего отражения и отражательной мембраны, световода, передающего оптическое излучение от чувствительного элемента к приемнику оптического излучения, приемника оптического излучения [1] (прототип).

Недостатком такого устройства является конструкция, в которой из-за расположения подводящего и отводящего оптическое излучение световодов не удается изготовить компактное изделие.

Технический результат, создаваемый изобретением, - упрощение конструкции волоконно-оптического преобразователя и улучшение габаритных характеристик.

Для достижения указанного технического результата предлагается волоконно-оптический преобразователь давления, включающий источник оптического излучения, чувствительный элемент, содержащий отражательную мембрану, устройство ориентации оптического излучения, и прокладку, расположенную между отражательной мембраной и устройством ориентации оптического излучения, приемник оптического излучения, отличающийся тем, что волоконно-оптический преобразователь давления дополнительно содержит блок обработки информации, волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником оптического излучения, приемником оптического излучения и чувствительным элементом, устройство ориентации оптического излучения выполнено в виде пластины из кварцевого стекла в форме параллелепипеда с зеркальным напылением по всей поверхности за исключением части поверхности, расположенной под мембраной.

На фиг.1 представлена структурная схема волоконно-оптического преобразователя давления на основе оптического туннельного эффекта.

На фиг.2 представлена конструкция чувствительного элемента волоконно-оптического преобразователя давления на основе оптического туннельного эффекта.

Волоконно-оптический преобразователь давления на основе оптического туннельного эффекта содержит источник оптического излучения 1, световод 2, передающий оптическое излучение от источника к волоконно-оптическому ответвителю 3, световода 4, осуществляющего передачу оптического излучения от волоконно-оптического ответвителя 3 к чувствительному элементу 5 и обратно, световода 6, передающего оптическое излучение от волоконно-оптического ответвителя 3 к приемнику оптического излучения 7, блок обработки информации 8. Блок обработки информации 8 осуществляет расчет измеренного значения давления Р_изм, соответствующего значению давления на входе Р_вх.

Чувствительный элемент 5 волоконно-оптического преобразователя давления на основе оптического туннельного эффекта состоит из пластины из кварцевого стекла 9, отражательной мембраны 11 и прокладки 10, расположенной между пластиной и мембраной.

Волоконно-оптический преобразователь давления на основе оптического туннельного эффекта работает следующим образом. Источник оптического излучения 1 генерирует оптическое излучение заданной мощности и подает его в световод 2, который передает оптическое излучение к волоконно-оптическому ответвителю 3. Волоконно-оптический ответвитель 3 обеспечивает передачу оптического излучения из световода 2 в световод 4. По световоду 4 оптическое излучение вводится в пластину из кварцевого стекла 9. В зависимости от зазора между пластиной из кварцевого стекла 9 и отражательной мембраной 11, за счет оптического туннельного эффекта, часть оптического излучения покинет пластину. Зазор между мембраной 11 и пластиной 9 может меняться под действием давления Р_вх, что приводит к изменению потока оптического излучения, передаваемого к приемнику оптического излучения 7. Уменьшение зазора приводит ко все большему проникновению оптического излучения в отражательной мембрану и поглощению оптического потока. Оптическое излучение, которое останется в пластине из кварцевого стекла, отразившись от грани, расположенной напротив световода 4, вернется обратно в световод 4 и через волоконно-оптический ответвитель 3 попадет в световод 6, а затем на приемник оптического излучения 7, где преобразуется в электрический сигнал. Блок обработки информации 8 преобразует электрический сигнал в измеренное значение давления Р_изм.

Изобретение может быть использовано для измерения давления в газовых и жидких средах.

Литература

1. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики. М.: Энергоатомиздат, 1990, 256 с.