Волоконно-оптичний датчик фізичних величин

Реферат: Волоконно-оптичний датчик фізичних величин містить джерело випромінювання, світловод розгалужувача, оптичний розгалужувач, вхідні, чутливі і вихідні світловоди та приймачі робочого і опорного каналів, реєструючий пристрій, блок перетворення, оброблення, зберігання та відображення інформації. Введено додатковий опорний канал, а виходи приймачів опорних каналів підключені до логічного блока і блока порівняння, який під'єднано до логічного блока, з'єднаного з реєструючим пристроєм. UA 121092 U (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧНИЙ ДАТЧИК ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН UA 121092 U UA 121092 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки і може застосовуватися для вимірювання таких фізичних величин, як тиск, переміщення або деформація. Відомий волоконно-оптичний сенсор фізичних величин, який складається з оптично зв'язаних джерела випромінювання, світловода, імерсійної ванни, приймача оптичного випромінювання, причому світловод розміщено між зубчастими пластинами, крім того, світловод слугує і передавальним трактом [Мікроелектронні сенсори фізичних величин: науково-навчальне видання, в 3томах, том 3, книга 2 / В. Вуйцік, З.Ю. Готра, 0.3. Готра, В.В. Григор'єв, В. Каліта, О.М. Мельник, Є. Потенцкі, В.В. Чернак; за редакцією З.Ю. Готри. - Львів: Ліга-Прес, 2007. - 367 с]. Недоліками такого волоконно-оптичного сенсора фізичних величин є низька точність та чутливість вимірювання, обумовлена впливом дестабілізуючих факторів, таких як температура середовища і нестабільність вихідної оптичної потужності джерела випромінювання. Найбільш близьким до запропонованого є волоконно-оптичний датчик фізичних величин, що містить джерело випромінювання, світловод розгалужувача, оптичний розгалужувач, вхідні, чутливі і вихідні світловоди та приймачі робочого і опорного каналів, реєструючий пристрій, блок перетворення, оброблення, зберігання та відображення отриманої інформації [Патент 102140, Україна, МПК G01B 11/16, опубл. 26.10.2015, бюл. №20]. Недоліками пристрою є недостатня точність і надійність роботи датчика. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність і надійність роботи волоконно-оптичного датчика фізичних величин. Для вирішення визначеної задачі у волоконно-оптичному датчику фізичних величин, що містить джерело випромінювання, світловод розгалужувача, оптичний розгалужувач, вхідні, чутливі і вихідні світловоди та приймачі робочого і опорного каналів, реєструючий пристрій, блок перетворення, оброблення, зберігання та відображення інформації, згідно із корисною моделлю, введено додатковий опорний канал, а виходи приймачів опорних каналів підключені до логічного блока і блока порівняння, який під'єднаний до логічного блока, послідовно з'єднаного з реєструючим пристроєм. Застосування додаткових елементів (додатковий опорний канал, логічний блок і блок порівняння) і зв'язків між ними дозволяє значно підвищити точність і надійність роботи волоконно-оптичного датчика фізичних величин. На кресленні наведена функціональна схема реалізації даного волоконно-оптичного датчика фізичних величин. Волоконно-оптичний датчик фізичних величин містить джерело випромінювання 1, світловоди розгалужувача 2, волоконно-оптичний розгалужувач 3, вхідні світловоди 4 робочого і опорних каналів, чутливі світловоди 5 робочого і опорних каналів, вихідні світловоді 6 робочого і опорних каналів, приймачі випромінювання 7. Приймачі випромінювання 7 опорних каналів підключені до послідовно з'єднаних блока порівняння 8 і логічного блока 9, який під'єднаний до реєструючого пристрою 10, з'єднаного з блоком перетворення, оброблення, зберігання та відображення отриманої інформації 11. Запропонований волоконно-оптичний датчик фізичних величин працює наступним чином. Джерело випромінювання 1 створює потік випромінювання Фо, який надходить на вхідний світловод розгалужувача 2, оптичний розгалужувач 3, де розподіляється на три потоки Ф оi (і= 1,3 ), що надходять по вихідних світловодах 2 розгалужувача, вхідних світловодах 4 робочого і опорного каналів на чутливі світловоди 5 робочого і опорного каналів. Далі потоки випромінювання Фоi (і= 1,3 ), пройшовши через чутливі світловоди 5 каналів, послабляються до величини потоків Фi (і= 1,3 ) і, поширюючись по вихідних світлово дах 6 каналів, надходять до приймачів випромінювання 7. Вимірювальні канали мають однакові розміри та знаходяться в одній робочій зоні. Лише чутливий світловод робочого каналу 5 зазнає впливу фізичної величини, що вимірюється. Це призводить до послаблення потоку випромінювання до величини Ф1. Потоки, що пройшли через опорні канали, не зазнаватимуть змін, пов'язаних з дією фізичної величини. Дестабілізуючі фактори будуть однаково впливати на потоки Фоi у каналах, а канали ідентичні, тому у випадку працездатності обох опорних каналів потоки у них послабляться до величини Ф2=Ф3. Цей потік слугує опорним сигналом, що відповідає нульовому значенню фізичної величини. У випадку працездатності обох опорних каналів блок порівняння 8 подає сигнал на логічний блок 9 для підключення приймача випромінювання 7 одного із опорних каналів до реєструючого пристрою 10, на перший вхід якого надходить сигнал із приймача випромінювання 7 робочого каналу. Використовуючи дані, отримані з робочого і одного із опорних каналів, у блоці перетворення, оброблення, зберігання та відображення інформації 11 визначається значення фізичної величини. 1 UA 121092 U 5 У випадку непрацездатності одного із опорних каналів блок порівняння 8 видає сигнал на логічний блок 9, який визначає непрацездатний опорний канал і підключає до реєструючого пристрою працездатний опорний канал. Таким чином, запропонований волоконно-оптичний датчик фізичних величин дозволяє підвищити точність і надійність його роботи за рахунок підключення додаткового опорного каналу, порівняння сигналів опорних каналів і під'єднання працездатного каналу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Волоконно-оптичний датчик фізичних величин, що містить джерело випромінювання, світловод розгалужувача, оптичний розгалужувач, вхідні, чутливі і вихідні світловоди та приймачі робочого і опорного каналів, реєструючий пристрій, блок перетворення, оброблення, зберігання та відображення інформації, який відрізняється тим, що введено додатковий опорний канал, а виходи приймачів опорних каналів підключені до логічного блока і блока порівняння, який під'єднано до логічного блока, з'єднаного з реєструючим пристроєм. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2