Волоконно-оптическое устройство для сбора данных

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам линий сбора данных. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины. Устройство содержит источник 1 излучения , датчики 2, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, модуляторы 31-3N, фотодетектор 4, в каждом измерительной канале детекторы 5, 6 синхросигналов , фильтры 7, 8 нижних частот, фазовращатели 9, 10, генератор 11, делитель 12 частоты, усилитель 13, блок 14 регистрации . При воздействии на световоды 2 измеряемых физических величин изменяются их оптические длины, что приводит к изменению интенсивности света, регистрируемого фотодетектором 4. 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК si}s G 08 С 19/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4416968/24 (22) 08.02.89 (46) 07.09,91. Бюл. М 33 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È. Калинина (72) О.И. Котов, А.В, Медведев и B.М; Николаев (53) 621.398(088.8) (56) Uttam О., GIIIs I.P„Ner М.S„Culshaw В, The Principles of Remote Interfегоmetric

Optical Fiber Strain Measurement. "Intern, Conf. on Optical Technol. in Proc. Contr„The

Нацие, The Netherlands. June 14-16, 1983, paper C1, рр. 84-96. (54) ВОЛОКОННО ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам линий сбора данных.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины.

На чертеже представлено устройство.

Устройство содержит источник 1 излучения, последовательно соединенные датчики

2, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, модуляторы 31-3м, фотодетектор 4 и в каждом измерительном канале детекторы 5 и 6 синхросигналов, фильтры 7 и 8 нижних частот (ФНЧ), фазовращатели 9 и 10, генератор 11, делитель 12 частоты, усилитель 13, блок 14 регистрации.

5Ы 167592О А1 (57) Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам линий сбора данных.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины. Устройство содержит источник 1 излучения, датчики 2, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, модуляторы

31 — ЗМ, фотодетектор 4, в каждом измерительной канале детекторы 5, 6 синхросигналов, фильтры 7, 8 нижних частот, фазовращагели 9, 10, генератор 11, делитель 12 частоты, усилитель 13, блок 14 регистрации, При воздействии на световоды 2 измеряемых физических величин изменяются их оптические длины, что приводит к изменению интенсивности света, регистрируемого фотодетектором 4. 1 ил.

Свет от источника 1 когерентного излучения поступает на волоконный световод 2, в качестве источника излучения используется непрерывный лазер с постоянной интенсивностью выходного излучения. Входной информацией для устройства является воздействие внешних физических величин на отрезки световодов. Свет, прошедший последовательно соединенные волоконные световоды, с выхода N-ro отрезка волоконного световода подается на фотодетектор 4.

Напряжение на выходе фотодетектора пропорционально интенсивности регистрируемого света, К выходу фотодетектора 4 подключены детекторы синхросигналов, Мо два для каждого измерительного канала устройства. Для первого канала (датчиком является отрезок световода 2) — это детекторы

1675920

5 и 6 синхросигналсв, к выходам которых подключены cDНЧ 7 и 8 соответственно.

Опорные сигналы на детекторы 5 и 6 подаются через регулируемые фазовращатели

9 и 10 с выходов задающего генератора 11 и делителя 12 частоты. К выходу делителя частоты подключен селектиE3ньlé усилитель

13, нагрузкой которсго является модулятор

3, механически связанный с волоконным световодом 2, К выходам ФНЧ 7 и 8 подключен блок 14. Эггменты, аналогичные элементам 5 — 14,используются в каждом канале линии.

При воздействии на световоды 2 измеряемых физических величин изменяются их

; оптические длины, что приводит к измене1

I, нию интенсивности света, регистрируемого фотодетектором 4. Это изменение интен сивности приводит к соответствующему изменению напря.жения на выходе фотодетектора 4. Задачей элементов 11 — 14 является выделение иэ изменений выходного напряжения фотодетектора информации об измеряемой данным датчиком физической величине. Для этого необходима дополнительная модуляция оптической длины каждого световода по гармоническому закону, причем частоты модуляции для всех световодов должны быть различны, Кроме того, необходимо определенным образом выбрать амплитуды модуляции. Дополнительная модуляция длин световодов осуществляется с помощью модуляторов 3.

Она приводит к дополнительному изменению интенсивности света на выходе линии на соответствующих частотах и их гармониках, которое регистрируется фотодетектором 4.

Рассмотрим подробно работу элементов 11 — 14, относящихся к первому каналу линии. Для получения квадратурных сигналов первого канала используется синхронное детектирование вь.ходного напряжения фотодетектора 4 на частоте дополнительной модуляции длины световода Я» (с помощью детектора 6 и ФНЧ 8) и на частоте ее второй гармоники 2 Q (с помощью детектора 5 и

ФНЧ 7). Для этого на детекторы 5 и 6 необходимо подать опорные напряжения соответствующих частот: 0» на детектор 6 и

2 О» на детектор 5. Для формирования этих опорных напряжений служат задающий генератор 11, работающий на частоте 2 Я», и делитель 12 частоты на два, формирующий напряжение частоты Р» . Опорные напряжения подаются на синхронные детекторы через регулируемые фазовращатели 9 и 10, которые позволяют компенсировать фаза. вые сдвиги между детектируемыми и опор5

55 ными напряжениями. На выходах ФНЧ 7 и

8 формируются квадратурные сигналы, т.е. напряжения, которые при изменении оптической длины соответствующего световода изменяются по гармоническому законус фазовым сдвигом 90 . Эти напряжения подаются на блок 14, в котором формируется цифровой код, соответствующий измеряемой данным датчиком физической величине.

Для формирования гармонического модулирующего напряжения, синхрониэованного с опорными напряжениями детекторов, служит селективный усилитель

13, который выделяет из прямоугол ьного напряжения частоты Q» ее первую гармонику.

Для настройки устройства необходимо выбрать определенным образом амплитуды дополнительной модуляции длин световодов и настроить фазовращатели 9 и 10 так, чтобы амплитуды сигналов на выходах ФНЧ

7 и 8 были максимальны. После этого изменение физических величин, воздействующих на световоды 2, приводят к изменению цифровой информации на выходах соответствующих блоков 14, Формула изобретения

Волоконно-оптическое устройство для сбора данных, содержащее источник излучения, последовательно соединенные датчики, выполненные в виде отрезков волоконных световодов, причем выход последнего отрезка волоконного световада соединен с входом фотодетектора, измерительные каналы по числу отрезков волоконных световодов, в каждом из которых имеются первые фильтры нижних частот, отличающееся тем,что,сцелью расширения области применения путем обеспечения возможности сбора данных с отрезков волоконных световодов дифференцированной длины, в него введены в каждом измерительном канале генератор, делитель частоты, усилитель, первый и второй фазовращатели, первый и второй детекторы синхросигналов, второй фильтр нижних частот, блок регистрации, модулятор, при этом выход генератора соединен с входом делителя частоты и через первый фазовращатель — с первым входом первого детектора синхросигналов, выход делителя частоты подключен через второй фазовращатель к первому входу второго детектора синхросигналов и через усилитель — к входу модулятора, выходы первого и второго детекторов синхросигналов соответственно через первый и второй фильтры нижних частот соединены с первым и вторым входами

1675920 блока регистрации, выход. фотодетектора ров синхросигналов всех измерительных каподключен к вторым входам всех детекто- налов.

Составитель 3. Незамутдинова

Редактор В. Бугренкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Шевкун

Заказ 3005 Тираж 306 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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