Волоконно-оптический датчик виброускорений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках вибрации. Цель изобретения - расширение частотного диапазона контролируемых перемещений за счет изменения жесткости упругого подвеса. Световой поток от источника поступает на чувствительный элемент 2, выполненный в виде взаимно перпендикулярных пересекающихся витков световолокна, число которых одинаково в обоих направлениях. При воздействии вибрационного ускорения W<SB POS="POST">O</SB> инерционная кривизна масса 3 датчика отклоняется вызывает изменение радиуса кривизны световолоконной спирали, что приводит к изменению интенсивности светового потока и, следовательно, электрического сигнала на выходе датчика. Форма чувствительного элемента обеспечивает одинаковую жесткость упругого подвеса в рабочем и поперечном направлениях, что обеспечивает повышение резонансной частоты в поперечном направлении, и тем самым расширить частотный диапазон датчика. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А1 (51)5 С 01 Р 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ . flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) -4410716j24-28 (2 ) 15 . 04, 88 (46) 07.01.90. Бюл, 9 1 (72) Л.П.Козлова, 10.В.Лукашин, Г.П.Формусатик и С.П.Хабаров (53) 531.768 (088.8) (56) Гречинский Д.А., Патлах А.Л.

Современное состояние и перспективы развития волоконно-оптических преобразователей механических величин.

0MII, 1983, М 4, с, 57-60. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВИБРОУСКО РЕН ИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках вибрации. Пель изобретения — расширение частотного диапазона контролируемых пе ремещений за счет изменения жесткости упр гого

2 подвеса. Световой поток от источника поступает на чувствительный элемент

2, выполненный в виде взаимно перпендикулярных пересекающихся витков световолокна, число которых одинаково в обоих направлениях. При воздействии вибрационного ускорения 11 инериионная кривизна масса 3 датчика отклоняется вызывает изменение радиуса кривизны световолоконной спирали, что приводит к изменению интенсивности светового потока и, следовательно, электрического сигнала на выходе датчика. Форма чувствительного элемента обеспечивает одинаковую жесткость упругого подвеса в рабочем и поперечном направлениях, что обеспечивает повышение резонансной частоты в поперечном направлении, и тем самым расширить частотный диапазон датчика 3 ип

1 534408

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках вибрации.

11ель изобретения — расширение час5 тотного диапазона контролируемых Ко лебаний "-а счет изменения жесткости . упругого подвеса.

На фиг . 1 приведена блок †схе волоконно-оптического датчика виброускорений; на фиг, 2 — частотные харак.. те рис тики датчиков; на фиг, 3 — поря, док сборки чувствительного элемента . датчика.

Датчик содержит корпус 1, чувстви- 15 тельный элемент 2 в виде световолоконной спирали из взаимно перпендикулярных пересекающихся витков, число которых одинаково в обоих направлениях, и инерционную массу 3.

Датчик работает следующим образом.

Световой поток от источника (не показан) поступает на вход чувствительного элемента 2, проходит по спирали оптического волокна и на выходе чувствительного элемента 2 в фотоприемнике (не показан) преобразуется в электрический сигнал, При воздействии вибрационного ускорения М<. инерционная масса датчика отклоняется и вызывает изменение радиуса кривизны световолоконной спирали, в результате чего происходит нарушение полного внутреннего отражения светового потока в оптичвском волокне, что пРиводит к измерению интенсивности светового потока, а следовательно, и электрического сигнала на выходе датчика.

Резонансная частота конструкции 4О датчика в поперечном направлении в значительной степени сдвинута по сравнению с известным датчиком (фиг, 2а) в сторону основного резонанса (фиг.26), так как жесткость механической систе- 4 мы датчика (упругого подвеса) в рабочем и поперечном направлениях практически одинакова, что обусловлено равным числом витков чувствительного элемента в обоих направлениях и одинаковым их расположением.

Таким образом, предлагаемая форма чувствительного элемента позволяет высить резонансную частоту в попеРечном направлении и тем самым существенно расширить частотный диапазон датчика.

Чувствительный элемент может быть собран, например, следующим образом (фиг, 3) °

На коргусе 1 и инерционной массе 3 наносят прорези (фиг.3а) .Ширина прорези соответствует диаметру световолокна.Корпус и инерционную массу наклеивают легкорастворимым клеем на держатели А и фиксируют в струбцине навстречу друг другу с зазором Н, который обеспечивают прокладкой Б (фиг. Зб) .

Значение Н соответствует диаметру изгиба волокна. Диаметр изгиба, а также число витков определяют эксперимен т аль но .

Укладку волокна осуществляют в пазы, как показано на фиг. Зв. Пазы заливают клеем. Затем производят отклейку деталей 1 и 2 от держателей А.

Такая сборка обеспечивает идентичность параметров чувствительного элемента при изготовлении датчиков.

Техническое решение может быть реализовано также в дифференциальном датчике виброускорений, содержащем два чувствительных элемента, аналогичные указанным выше, связанные с инерционной массой, расположенной между ними, и включенные на выходе фотоприемника навстречу друг другу, Применение дифференциальной схемы позволяет повысить чувствительность датчика в 2 раза и уменьшить погрешность измерения при одновременном расширении частотного диапазона.

Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик виброускорений, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде светонолоконной спирали и инерционную массу, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона контролируемых колебаний, чувствительный элемент выполнен в виде взаимно перпендикулярных пересекающихся витков, число которых одинаково в обоих направлениях.

1534408 м ьи

Э 46 Ю N фйй1

Фи.Э

Составитель С.Грачев

Редактор В.Петраш . Техред М.Яидык Корректор С.Шекмар

Подписное

Тираж 441

Заказ 39

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101