Волоконно-оптический датчик температуры
Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений и чувствительность. Волоконно-оптический датчик температуры содержит два световода с температурной фазовой чувствительностью разного знака и равной оптической длиной. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (gg 4 G Ol К 11/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (Ц
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :
К д BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 4093006/24-10 (22) 19.05.86 (46) 07.10.88. Бюл. У 37 (72) ф.А. Шаталов и P.Ã. Дохикян (53) 536.51:53.082,5(088.8) (56) Балаев В.И. и др. Волоконно-оптические датчики параметров физических полей." Квантовая электроника, 1984, т. 11, У 1, с. 10, Davis С.М. Fibегоptic sensors.
an overiev. — Proceed. SPIE, 1983, v. 412, р. 4. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТЕМ,ПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений и чувствительность. Волоконно-оптический датчик температуры содержит два световода с температурной фазовой чувствительностью разного знака и равной оптической длиной. I з.п. ф-лы, 1 ил.
1428948
Изобретение относится к термометрии, в частности, к фаэовым (интерферометрическим) волоконно-оптическим датчикам физических величин.
Цель изобретения — повышение точности измерений и повьппение чувствительности.
На чертеже показана схема предлагаемого даТчика. 10
Датчик состоит из источника 1 когерентного излучения, разветвителя
2 излучения, двух световодов 3 и 4, один из которых выполнен из материалов, обеспечивающих положительную тем 5 пературную фаэовую чувствительность (ТФЧ), а другой — из материалов, обес- ° печивающих отрицательную ТФЧ, сумматора 5 излучений и регистратора 6 изменений разности фаз. 20
Изменение температуры ЬТ на участке длиной 1, первого волоконного световода (ВС) и участка с той же длиной Q второго световода приводит к изменению разности фаз q оптического излучения25 на выходах этих ВС, равному
ЬЧ= (К - К) 1,ЬТ, где К вЂ” ТФЧ первого ВС;
К вЂ” ТФЧ второго ВС, причем К К
Отрицательная ТФЧ ВС (К "- О) достигается в результате выбора материалов и размеров поперечных сечений световедущей жилы и светоотражательной 35 оболочки ВС. Эта ТФЧ обусловлена упругооптическим эффектом, изменением геометрии световедущей жилы и температурным коэффициентом показателя преломления световедущей жилы ВС.
Примеры ВС с разной ТФЧ (g
0,63 мкм).
А. ВС с отрицатель ной ТФЧ. К= -17 радиан/м. С, в котором световедущая жила (сердцевина) выполнена иэ стек- 45 ла РЬ Р 0 и имеет радиус r<=:25 мкм (S, = 1963 мкм ), а светоотражаю2 ща я об олочка (об олочк а ) — из с текла
Si 02 с внешним радиусом r = 50 мкм
2 (Б2 = 5891 мкм ) . Эти материалы име- 50 ют следующие параметры: n, = 1,72; и = 1,46; Р = -3,7 10 1/ С, W
= -0,79 10 1/ С; Х, = 13 9 10 1/ С;
Х = 4,6 » )О 1/ С; Е(/(1- ) = 5,3»
° 10 /cM ; Е,/(1-9,) = l,г ° 55
" 10 кг/см .
Б. ВС с отрицательной ТФЧ К =
-58 радиан/м ° С, в котором световедущая.. жила выполнена на стекла
Ва Р Сб и имеет радиус r,, = 25 мкм
2 (Б1 "- 1963 мкм ), а светоотражающая оболочка из стекла V-01 с внешним радиусом г2 = 90 мкм (S =23471 мкм ).
Материалы этого световода имеют следующие параметры: n, = 1,56,n . .= 1,54.
Р = -7,1 ° 10 1/ С, X(= 13,8 "
«10 1/ С, Х = 0,1 10 1/ С, Е,/
/(1-92) = 6,15 10 кг/см, Еп/(1 — 1 ) = 7,41» 10 кг/см
В. ВС типа "кварц-кварц" с r, 25 мкм и r = 60 мкм имеет положительную ТФЧ К+ = 102 радиан/м С (и< = 1,46)
Г. ВС имеет при Я = 0,85 мкм К =
28 радиан/м С (и., = 1,46), Д. ВС имеет при = 0,85 мкм К вЂ” 74 радиан/ м С (n,- 1,46).
Примером предлагаемого изобретения может служить волоконно-оптический датчик температуры, первый световод
3 которого выполнен на световоде типа g, а второй 4 — на световоде типа Г, Геометрические длины световодов первого и второго каналов выбираются одинаковыми, поскольку показатели преломления материалов их сердцевин одинаковы. Чувствительность датчика определяется величиной (К -К) 1
О !
= 46 1, радиан/м С.Вторым примером может служить датчик, первый волоконно-оптический канал которого выполнен на световоде типа В, второй — на световоде типа
Б. Отношение геометрической длины световода типа В к геометрической длине световода типа Б выбирается равной обратному отношению показателей преломления материалов сердцевин этих световодов (1,07).
Формула иэ о брет ения
1. Волоконно-оптический датчик температуры, содержащий последовательно соединенные источник когерентного излучения, разветвитель излучения, два световода, подключенных входами к вызодам разветвителя, а выходами — к входам сумматора излучения, и регистратор изменения разности фаз, подключенный к выходу сумматора излучения, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, световоды выполнены с равной оптической длиной и из материалов с различной температурной фазовой чувствительностью.
l 428948
Составитель Т. Черепанов
Техред М.Дидык
Корректор С. Шекмар
Редактор E. Папп
Заказ 5114/37 Тираж 607
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
2. Датчик по п. 1, о тлич акшийся тем, что, с целью повышения чувствительности, световоды вы— полнены из материалов с температурной фазовой чувствительностью разного знака.
