Оптоэлектронный датчик давления

 

ОПТОЭЛЕКТРОННЬЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ , содержащий источник и приемник излучения, соединенные световодами с оптическим каналом, выполнен-: ньш в виде треугольной призмы, мембрану , установленную с зазором относительно призмы, и блок выделения сигнала, соединенный с приемником излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения температурной погрешности, в него введен пьезорезонатор с электродами, выполненный в виде кольца и подключенный к автогенератору, при этом пьезорезонатор установлен между мебраной и треугольной призмой на ее поверхности , а мембрана выполнена в вцде жесткого диска. (О on О :л 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9} 0 f) 4 А

f.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HGMHTET СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3689745/24-10 (22) 09.01.84 (46) 15.04.85. Вюл. У 14 (72) С.С. Гроховский, Н.П. Удалов и В.И. Бусурин (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 531.787(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 781638 ° кл. G 01 Ь 1/24, 1980.

2. Удалов Н.П. и др. — "Приборы и системы управления", 1981, я 5, с. 21-22 (прототип). (54)(57) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий источник и прием4(5ц С 01 Ь 11 00 G 01 L 1/24 ник излучения, соединенные световодами с оптическим каналом, выполнен-, ныю в виде треугольной призмы, мем-, брану, установленную с зазором отно- сительно призмы, и блок выделения сигнала, соединенный с приемником излучения, î z л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения температурной погрешности, в него введен пьеэореэонатор с электродаии, выполненный в виде кольца и подключенный к автогенератору, при этом пьезореэонатор установлен между мебраной . и треугольной призмой на ее поверхности, а мембрана выполнена в виде жесткого диска.

55 приемника 8 излучения является функцией величины давления окружающей среды.

1 11I50

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах автоматического регулирования.

Известен пьезооптический манометр, содержащий источник и приемник излучения, оптический канал и схему вьделения полезного сигнала (1) .

Недостатком такого датчика является значительная температурная не- 10 стабильность нуля и масштабного коэффициента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является волоконнооптический датчик давления, содержащий источник и приемник излучения, подводящие и отводящие свет волокна, оптический канал, выполненный в виде треугольной призмы, мембрану, установленную с зазором относительно призмы, и блок выделения полезного сигнала (2j

Недостатком известного устройства является существенная нелинейность

его статической характеристики и, следовательно, узкий линейный диапазон измерения давления. Кроме того, температурная нестабильность параметров источника и приемника излучения приводит к дрейфу нуля измеЗО рительного преобразователя, что снижает точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения температурной погрешности. 35

Поставленная цель достигается тем,что в датчик давления, содержащий источник и приемник излучения, соединенные световодами с оптическим каналом, выполненным в виде треуголь-40 ной призмы, мембрану, установленную с зазором относительно призмы, и блок вьделения сигнала, соединенный с приемником излучения, введен пьезорезонатор с электродами, выполненный 45 в виде кольца и подключенный к автогенератору, при этом пьезорезонатор установлен между мембраной и треугольной призмой на ее поверхности, а мембрана выполнена в виде жесткого 50 диска.

На чертеже приведена схема предла.гаемого датчика.

Устройство содержит источник 1 излучения, световод 2, соединяющий источник .1 с оптическим каналом 3, выполненным в виде .треугольной призl мы, пьезореэонатор 4 с электродами 5, 504 3 подключенный к автогенератору 6.

Пьеэорезонатор 4 установлен между мембраной 7, выполненной в виде жесткого диска, и оптическим каналом 3 на его поверхности. Устройство содержит также приемник 8 излучения, со единенный другим оптическим каналом

9 с оптическим каналом 3, и блок 10 вьделения сигнала, Работа оптического канала 3 основана на перераспределении энергии светового луча, испытывающего полное внутреннее отражение от рабочей поверхности оптического канала 3, между собственно оптическим каналом и мембраной 7, когда расстояние между ними становится меньше длины волны используемого света.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 излучения через волоконный световод 2 вводится в оптический канал 3 под углом, большим угла полного внутреннего отражения, и распространяется в нем, испытывая полное внутреннее отражение от его рабочей поверхности.

По выходе из оптического канала 3 через волоконный световод .9 световой поток подводится к приемнику 8 излучения и, преобразуясь в приемнике

8 излучения в электрический сигнал, подается на блок 10 вьделения полезного сигнала. При включении питания автогенератора 6 возбуждается пьезорезонатор 4, при этом зазор между рабочей поверхностью оптического канала 3 и мембраной 7 изменяется по гармоническому закону с частотой механического резонанса пьезореэонатора 4.

Изменение величины зазора приводит к амплитудной модуляции светового потока, распространяющегося через оптический канал 3 с частотой колебаний пьезорезонатора.

При изменении давления окружающей среды, воздействующего на мембрану 7, изменяются механические параметры пьезорезонатора 4, поскольку возникают дополнительные механические напряжения, а следовательно, изменяется и его резонансная частота, что приводит к перестройке автогенераторной схемы.

При этом частота сигнала с выхода

Блок 10 вьделения полезного сигнала осуществляет частотную демодуляцию

Составитель В.. Казаков

Редактор И. Рыбченко Техред А.Бабинец

Корректор. М. Самборская

Заказ 2132/31 Тираж 897 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1150504 4 выходного напряжения н выдает на вы-,давления позволяет повысить точность ходе сигнал, пропорциональный величи - измерения за счет исключения темпе.не давления. ратурной погрешности, а также расшиТаким образом, использование пред- рить линейный диапазон измерения лагаемого оптоэлектронного датчика давления.