Інформативно-надлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску та пристрій для його підключення

1. Інформативно-надлишковий волоконнооптичний сенсор тиску, який містить каркас, центральна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, перший та другий штуцери, першу та другу мембрани з відбиваючими внутрішніми поверхнями, які, як і перший та другий штуцери, жорстко з'єднані з каркасом, до якого прикріплений корпус, функціональний утримувач, що розміщений у корпусі, рознiмний світловодний з'єднувач типу розетка, перший, другий і третій оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів, які з одного боку закріплені у функціональному утримувачі, а з іншого - у рознімному світловодному з'єднувачі типу розетка, причому торці волоконних світловодів першого, другого і третього оптичних каналів розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, першої та другої мембран і каркаса, який відрізняється тим, що додатково введені прокладка нормованої за значенням товщини, яка затиснена між каркасом та функціональним утримувачем, третя мембрана, що жорстко закріплена у другому штуцері на нормованій за значенням відстані від другої мембрани, при цьому тиск у порожнині між другою і третьою мембранами дорівнює за значенням тиску у порожнині між каркасом та функціональним утримувачем, зафіксований у корпусі наконечник з тех 2 (19) 1 3 88817 4 комутатора підімкнені до виходів других програмованих прапорів процесора, виходи послідовного порту якого з'єднані з інформаційними входами перетворювача "код-струм", вхід управління якого підключений до виходу третього програмованого прапору процесора, а аналоговий вихід з'єднаний зі струмовим входом сенсора температури, чий вихід підключений до аналогового входу другого перетворювача "напруга-код", відповідні інформаційні виходи якого з'єднані з тими ж входами другого паралельного порту процесора, що й інформаційні виходи першого перетворювача "напругакод", вхід та вихід управління другого перетворювача "напруга-код" підключені до виходів четвертих програмованих прапорів процесора. Винахід відноситься до галузі вимірювальної техніки і може бути застосований для високоточного вимірювання тиску в умовах дії теплових і електромагнітних полів, амплітудних вібрацій та високої радіації. Відомий волоконно-оптичний сенсор тиску [1], що містить каркас, периферійна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, мембрану з відбиваючою внутрішньою поверхнею, яка виконана за одне ціле з каркасом, штуцер, який жорстко з'єднаний з каркасом, прикріплений до каркасу корпус, функціональний утримувач, що розміщений у корпусі, рознімний світловодний з'єднувач типу розетка, перший і другий оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів, які з одного боку закріплені у функціональному утримувачі, а з іншого - у рознімному світловодному з'єднувачі типу розетка, причому торці волоконних світловодів першого і другого оптичних каналів розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, мембрани і каркасу. Недоліком даного волоконно-оптичного сенсора тиску є значна похибка перетворення тиску у потужність потоку оптичного випромінювання. Дана похибка обумовлена впливом параметрів оточуючого середовища на геометричні та фізичні параметри конструктивних елементів сенсора. Зокрема, при зміні температури оточуючого середовища спостерігаються зміни радіусу і товщини мембрани, а також початкового зазору між торцями волоконних світловодів і відбиваючими поверхнями. Одночасно змінюється і модуль Юнга матеріалу мембрани. Слід зазначити, що використання у даному сенсорі двох оптичних каналів - опорного і робочого лише частково вирішує задачу зменшення похибки перетворення. Це обумовлено складністю забезпечення повної ідентичності характеристик оптичних каналів. Відомий також волоконно-оптичний сенсор тиску [2], що містить каркас, периферійна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, мембрану з відбиваючою внутрішньою поверхнею, яка виконана за одне ціле з каркасом, штуцер, який жорстко з'єднаний з каркасом, прикріплений до каркасу корпус, функціональний утримувач, що розміщений у корпусі, рознімний світловодний з'єднувач типу розетка, перший і другий оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів, які з одного боку закріплені у функціональному утримувачі, а з іншого - у рознімному світловодному з'єднувачі типу розетка, причому торці волоконних світловодів першого і другого оптичних каналів розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, мембрани і каркасу. Недоліком даного волоконно-оптичного сенсора тиску є неповна компенсація тієї складової похибки перетворення, яка обумовлена зміною геометричних параметрів мембрани при зміні параметрів оточуючого середовища. Зокрема, невиключеною залишається складова похибки перетворення, що обумовлена зміною радіусу мембрани при зміні температури оточуючого середовища. Крім того, невиключеною залишається складова похибки перетворення, що обумовлена температурною залежністю модуля Юнга матеріалу мембрани. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого сенсора є волоконно-оптичний сенсор тиску [3], що містить каркас, центральна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, перший та другий штуцери, першу та другу мембрани з відбиваючими внутрішніми поверхнями, які, як і перший та другий штуцери, жорстко з'єднані з каркасом, до якого прикріплений корпус, функціональний утримувач, що розміщений у корпусі, рознімний світловодний з'єднувач типу розетка, перший, другий і третій оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів, які з одного боку закріплені у функціональному утримувачі, а з іншого - у рознімному світловодному з'єднувачі типу розетка, причому торці волоконних світловодів першого, другого і третього оптичних каналів розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, першої та другої мембран і каркасу. Відомому сенсору тиску також властива недостатня точність перетворення тиску у потужність потоку оптичного випромінювання. Причиною цього є залежність геометричних і фізичних параметрів конструктивних елементів сенсора від параметрів оточуючого середовища. Слід зазначити, що авторам не вдалося знайти близький аналог пристрою для підключення волоконно-оптичного сенсора тиску. Це пов'язано із тим, що у проаналізованих авторами патентах не приділяється увага особливостям виконання цифрової частини пристрою. Зокрема у патентах [4-6] не вказується на наявність оперативного і постійного запам'ятовуючих пристроїв, не розглядаються зв'язки процесора з оперативним і постійним запам'ятовуючим пристроєм і перетворювачем «напруга-код». Однак на практиці зазначені функціональні блоки та зв'язки присутні у будь-якому сучасному цифровому пристрої і тому, з точки зору авторів, не можуть бути віднесені до відмітних ознак. 5 Враховуючи це автори припускають, що пристрій для підключення воконно-оптичного сенсора тиску включає в себе волоконно-оптичний кабель і блок обробки сигналів, що складається з джерела і приймача оптичного випромінювання, першого перетворювача «напруга-код», рідиннокристалічного дисплея, оперативного запам'ятовуючого пристрою, перепрограмовуваного постійного запам'ятовуючого пристрою і процесора, у якого шина даних, шина адреси та шина управління з'єднані, відповідно, з шинами даних, шинами адреси та шинами управління оперативного і постійного запам'ятовуючих пристроїв, виходи першого паралельного порту підключені до інформаційних входів рідинно-кристалічного дисплею, входи другого паралельного порту з'єднані з відповідними інформаційними виходами першого перетворювача «напруга-код», вхід та вихід управління якого підключені до виходів перших програмовуваних прапорів процесора, аналоговий вхід першого перетворювача «напруга-код» з'єднаний із виходом приймача оптичного випромінювання, вхід якого, як і вихід джерела оптичного випромінювання, підключений до волоконнооптичного сенсора тиску через волоконнооптичний кабель. Недоліком відомого пристрою є недостатня точність вимірювання тиску. Цей недолік обумовлений наявністю систематичної похибки результату вимірювання тиску. Складовими даної похибки є: - похибка від нелінійності функції перетворення приймача оптичного випромінювання; - похибка від нестабільності ампер-ватної характеристики джерела оптичного випромінювання; - похибка від нестабільності ват-вольтної характеристики приймача оптичного випромінювання; - похибка від зміни світлопропускання волоконно-оптичного кабелю при його випадкових вигинах. Зазначена причина перешкоджає досягненню технічного результату - підвищенню точності вимірювання тиску. В основу винаходу покладена технічна задача створення інформативно-надлишкового волоконно-оптичного сенсора тиску, який завдяки додатковому введенню нових конструктивних елементів і функціональних зв'язків між ними та іншими конструктивними елементами сенсора забезпечував би підвищення точності перетворення тиску у потужність потоку оптичного випромінювання. Одночасно в основу винаходу покладена задача створення відповідного пристрою для підключення інформативно-надлишкового волоконнооптичного сенсора тиску, який завдяки додатковому введенню нових функціональних блоків і зв'язків між ними та іншими блоками пристрою забезпечував би підвищення точності вимірювання тиску. Поставлена технічна задача вирішується завдяки тому, що у інформативно-надлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску, який містить каркас, центральна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, перший та другий штуцери, 88817 6 першу та другу мембрани з відбиваючими внутрішніми поверхнями, які, як і перший та другий штуцери, жорстко з'єднані з каркасом, до якого прикріплений корпус, функціональний утримувач, що розміщений у корпусі, рознімний світловодний з'єднувач типу розетка, перший, другий і третій оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів, які з одного боку закріплені у функціональному утримувачі, а з іншого - у рознімному світловодному з'єднувачі типу розетка, причому торці волоконних світловодів першого, другого і третього оптичних каналів розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, першої та другої мембран і каркасу додатково введені прокладка нормованої за значенням товщини, яка затиснена між каркасом та функціональним утримувачем, третя мембрана, що жорстко закріплена у другому штуцері на нормованій за значенням відстані від другої мембрани, при цьому тиск у порожнині між другою і третьою мембранами дорівнює за значенням тиску у порожнині між каркасом та функціональним утримувачем, зафіксований у корпусі наконечник з технологічними отворами для заповнення його герметиком з температурним коефіцієнтом лінійного розширення рівним температурному коефіцієнту лінійного розширення матеріалу волоконних світловодів та втулка, що має різьбове з'єднання з наконечником, причому волоконні світловоди трьох оптичних каналів, що проходять крізь наконечник та втулку, об'єднані у волоконно-оптичний кабель. Поставлена технічна задача вирішується також завдяки тому, що у пристрій для підключення інформативно-надлишкового волоконно-оптичного сенсора тиску, який включає в себе волоконнооптичний кабель і блок обробки сигналів, що складається з джерела і приймача оптичного випромінювання, першого перетворювача «напруга-код», рідинно-кристалічного дисплея, оперативного запам'ятовуючого пристрою, перепрограмовуваного постійного запам'ятовуючого пристрою і процесора, у якого шина даних, шина адреси та шина управління з'єднані, відповідно, з шинами даних, шинами адреси та шинами управління оперативного і постійного запам'ятовуючих пристроїв, виходи першого паралельного порту підключені до інформаційних входів рідинно-кристалічного дисплею, входи другого паралельного порту з'єднані з відповідними інформаційними виходами першого перетворювача «напруга-код», вхід та вихід управління якого підключені до виходів перших програмовуваних прапорів процесора, аналоговий вхід першого перетворювача «напруга-код» з'єднаний із виходом приймача оптичного випромінювання, вхід якого, як і вихід джерела оптичного випромінювання, підключений до волоконнооптичного сенсора тиску через волоконнооптичний кабель додатково введені трьохвходовий світловодний комутатор, другий перетворювач «напруга-код», перетворювач «код-струм», сенсор температури, який з'єднаний з корпусом приймача оптичного випромінювання тепловим зв'язком, і світловодний розгалужувач, три входи якого за допомогою волоконних світловодів підключені до виходу джерела оптичного випромінювання, три 7 входи-виходи з'єднані з волоконно-оптичним кабелем, три виходи світловодного розгалужувача через світловодний комутатор підключені до входу приймача оптичного випромінювання, причому входи управління світловодного комутатора підімкнені до виходів других програмовуваних прапорів процесора, виходи послідовного порту якого з'єднані з інформаційними входами перетворювача «код-струм», вхід управління якого підключений до виходу третього програмовуваного прапору процесора, а аналоговий вихід з'єднаний зі струмовим входом сенсора температури, чий вихід підключений до аналогового входу другого перетворювача «напруга-код», відповідні інформаційні виходи якого з'єднані з тими ж входами другого паралельного порту процесора, що й інформаційні виходи першого перетворювача «напруга-код», вхід та вихід управління другого перетворювача «напруга-код» підключені до виходів четвертих програмовуваних прапорів процесора. Фіг.1 - поздовжній розріз волоконно-оптичного сенсора тиску. Фіг.2 - графічні побудови, що ілюструють процес відбивання потоку оптичного випромінювання від центральної частини відбиваючої поверхні мембрани. Фіг.3 - графічні побудови, що ілюструють процес розподілу відбитого потоку оптичного випромінювання у площині торця волоконного світловода (вид А). Відомості, які підтверджують можливість здійснення винаходу Інформативно-надлишковий волоконнооптичний сенсор тиску 18 (Фіг.1) містить каркас 6, центральна частина торця якого являє собою відбиваючу поверхню, перший 1 та другий 2 штуцери, першу 3 та другу 4 мембрани з відбиваючими внутрішніми поверхнями. Мембрани 3 та 4, як і штуцери 1 та 2, жорстко з'єднані з каркасом 6, до якого за допомогою гвинтів прикріплений корпус 12. У корпусі 12 розміщений функціональний утримувач 8. Волоконно-оптичний сенсор тиску 18 має три оптичні канали, що виконані у вигляді волоконних світловодів 9, 10 і 11. Останні з одного боку закріплені у функціональному утримувачі 8, а з іншого у рознімному світло-водному з'єднувачі типу розетка 17. Торці волоконних світловодів 9, 10 і 11 розташовані напроти відбиваючих поверхонь, відповідно, першої 3 та другої 4 мембран і каркасу 6. У інформативно-надлишковий волоконнооптичний сенсор тиску 18 додатково введені прокладка 7 нормованої за значенням товщини, третя мембрана 5, наконечник 15 і втулка 16. Прокладка 7 затиснена між каркасом 6 та функціональним утримувачем 8. Третя мембрана 5 жорстко закріплена у другому штуцері 2 на нормованій за значенням відстані від другої мембрани 4. При цьому тиск у порожнині між другою 4 і третьою 5 мембранами дорівнює за значенням тиску ρ0 у порожнині між каркасом 6 та функціональним утримувачем 8. Наконечник 15 зафіксований у корпусі 12 за допомогою гвинтів. У наконечнику 15 пророблені технологічні отвори, через які його заповнюють 88817 8 герметиком 13. Марку герметика 13 обирають з умови щоб його температурний коефіцієнт лінійного розширення дорівнював температурному коефіцієнту лінійного розширення матеріалу волоконних світловодів 9, 10 і 11. На наконечник 15 нагвинчена втулка 16. Волоконні світловоди 9, 10 і 11, що проходять крізь наконечник 15 та втулку 16, об'єднані у волоконно-оптичний кабель 14. Пропонований волоконно-оптичний сенсор тиску належить до групи рефлексометричних сенсорів, в яких модуляція потоку оптичного випромінювання досягається за рахунок зміни (під дією тиску) відносного просторового положення торців волоконних світловодів і відбиваючої поверхні, розташованої на шляху потоку оптичного випромінювання. Графічні побудови наведені на Фіг.2 та Фіг.3 ілюструють процеси відбивання потоку оптичного випромінювання від відбиваючої поверхні мембрани 3 та розподілу його у площині торця волоконного світловода 9. Потік оптичного випромінювання Ф0, що випускається з торця волоконного світловода 9 поступає на відбиваючу поверхню мембрани 3, відбивається від неї та формує в площині торця волоконного світловода 9 опромінену кільцеву зону (на Фіг.3 дана зона замальована сірим кольором). Площа опроміненої кільцевої зони Sк зв'язана з відстанню di між торцем волоконного світловода 9 і центральною частиною відбиваючої поверхні мембрани 3 наступним рівнянням величин: ( ) 2 Sкp=p R 2 - R вн = k 3pdi rc tgQ NA зов 2 де Rвн і Rзов - внутрішній і зовнішній радіуси опроміненої кільцевої зони, причому Rвн=k2ditgQNАrс і Rзов=k2ditgQNА+rс; QNА і rс - апертурний кут і радіус серцевини волоконного світловода 9; k2=2. Відстань dt у свою чергу зв'язана із тисками ρх і ρ0, що діють на зовнішню та внутрішню поверхні мембрани 3. У області малих переміщень мембрани 3 цей зв'язок описується лінійним рівнянням величин [7]: di=d0-Sтп(ρx-ρ0), де d0 - початкова відстань між центром мембрани і торцем волоконного світловода; Sтп - коефіцієнт перетворення тиску у прогин мембрани, причому {Sтп}=[3{Rм}4(1-μ2м)]/(16{Εм}{hм}3); {Rм} і {hм} - значення радіусу і товщини мембрани; {Ем} - значення модуля Юнга матеріалу мембрани; μм - коефіцієнт Пуассона матеріалу мембрани. Зміна розмірів та просторового положення опроміненої кільцевої зони призводить до зміни площі Sc опроміненої частини серцевини волоконного світловода 9 (на Фіг.3 дана частина волоконного світловода заштрихована), причому 2 2 S c = prc - pR вн = k 2pdi tgQ NA (rc - di tgQNA ) 2 9 В результаті зміни площ Sк і Sc змінюється і потужність потоку оптичного випромінювання Фм, який повертається у торець волоконного світловода 9. Потужність потоку Фм зв'язана з тиском рх наступним рівнянням величин: S r - [d0 - Sтп (рх - р0 )]tgQNA Фм = Ф0 r c = Ф0 r c Sк k 2rc де ρ - коефіцієнт відбивання поверхні мембрани. Лінійна залежність між тиском ρх і потужністю потоку оптичного випромінювання Фм зберігається до тих пір, поки виконується умова: 0,5{rc}/tg{QNA}1, то функція перетворення фотодіода може бути представлена у наступному вигляді: ö kTx æ SI UФ = lnç Фм ÷ ÷ çI g è s ø Сенсор температури 24 призначений для перетворення абсолютної температури Тх середовища, в якому знаходиться приймач оптичного випромінювання. Його основою є напівпровідниковий термодіод, функція перетворення якого описується відомим рівнянням величин [9]: ù æ gU ö kT é I UT = x lnê T expç к ÷ + k1ú ç kT ÷ g ê I0 ú è xø ë û де UT - падіння напруги на ρ-n-переході; ΙT - струм через ρ-n-перехід; I0 - струм насичення при Тх®¥; Uк - контактна різниця потенціалів на межі розділу областей з провід-ностями n- і ρ-типу. При умові, що {IT}exp[{q}{Uк}/({k}{Тх})]>>{I0}, функція перетворення напівпровідникового термодіода може бути представлена у наступному вигляді: kT æ I ö UT = Uк - x lnç 0 ÷ g ç IT ÷ è ø Суть роботи пристрою полягає у наступному. Після ввімкнення живлення програма роботи пристрою завантажується з постійного запам'ятовуючого пристрою 31 через процесор 28 у оперативний запам'ятовуючий пристрій ЗО. У відповідності з даною програмою всі функціональні блоки пристрою встановлюються у вихідне положення. Вхідні регістри чисел рідинно-кристалічного дисплея 29 і перетворювача «код-струм» 27 обнулюються. В результаті рідинно-кристалічний дисплей 29 відображує нулі. Джерело оптичного випромінювання 22 вмикається одразу ж після ввімкнення живлення пристрою. На його виході формується потік оптичного випромінювання Фо, який вводиться у торці трьох волоконних світловодів і таким чином розділяється на три рівні за потужністю потоки оптичного випромінювання Ф01, Ф02, Ф03 ({Ф01}={Ф02}=(Ф03}). Дані потоки по волоконним світловодам, через світловодний розгалужувач 20 і волоконно-оптичний кабель 19 поступають у інформативнонадлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску 18. Потужність потоку оптичного випромінювання Ф01 модулюють нормованим за значенням тиском ρ0. Для цього потік оптичного випромінювання Ф01 по волоконному світловоду 11 (Фіг.1) спрямовують на відбиваючу поверхню каркаса 6. Відбиваючись від неї частина потоку оптичного випромінювання повертається у волоконний світловод 11. У результаті на виході останнього утворюється перший модульований за потужністю потік оптичного випромінювання Фм1: (1) Ф01=Ф01ρ(rc-d0tgQNA)/(k2rc) Потужність потоку оптичного випромінювання Ф02 модулюють невідомим за значенням тиском ρх. 88817 12 Це здійснюють шляхом подачі потоку оптичного випромінювання Ф02 по волоконному світловоду 9 на відбиваючу поверхню мембрани 3. Частина відбитого від неї потоку оптичного випромінювання повертається у волоконний світловод 9. У результаті на виході останнього утворюється другий модульований за потужністю потік оптичного випромінювання Фм2: r - [d0 - Sтп (рх - р0 )]tgQNA Фм2 = Ф02 r c (2) k 2rc Одночасно з модуляцією потужностей потоків оптичного випромінювання Ф01 і Ф02 модулюють потужність потоку оптичного випромінювання Ф03 тиском ρΣ, значення якого дорівнює сумі значень тисків ρх і ρ0. Для цього потік оптичного випромінювання Ф03 по волоконному світловоду 10 спрямовують на відбиваючу поверхню мембрани 4. Після відбивання від неї частина потоку оптичного випромінювання повертається у волоконний світловод 10. У результаті на його виході утворюється третій модульований за потужністю потік оптичного випромінювання Фм3: r - [d0 - Sтпр х ]tgQNA Фм3 = Ф03 r c (3) k 2rc Одержані на виході волоконно-оптичного сенсора тиску 18 (Фіг.4) потоки оптичного випромінювання Фм1 (1), Фм2 (2) і Фм3 (3) через світловодний комутатор 21, що управляється процесором 28, почергово подають на вхід приймача оптичного випромінювання 23. У результаті на виході останнього у відповідні моменті часу утворюються наступні напруги: ö kT æ S UФ1 = x lnç I Фм1 ÷ (4) ÷ çI g è s ø ö kT æ S UФ2 = x lnç I Фм2 ÷ (5) ÷ g ç Is ø è ö kT æ S UФ3 = x lnç I Фм3 ÷ (6) ÷ çI g è s ø Напруги UФ1 (4), UФ2 (5) і UФЗ (6) почергово подають на вхід першого перетворювача «напругакод» 25 і за його допомогою перетворюють у коди чисел N1={SПHK}{UФ1} (7) N2={SПHK}{UФ2} (8) N3={SПHK}{UФ3} (9) де {SПНК} - значення коефіцієнта перетворення перетворювача «напруга-код» 25. За командою з процесора 28 коди чисел Ν1 (7), Ν2 (8) і Ν3 (9) по шині даних поступають в оперативний запам'ятовуючий пристрій 30 і запам'ятовуються у ньому. Далі у відповідності з програмою, що завантажена в оперативний запам'ятовуючий пристрій 30, за командою з процесора 28 у вхідний регістр числа перетворювача «код-струм» 27 подають код числа NI1. У результаті через ρ-n-перехід термодіода, що входить до складу сенсора температури 24, потече струм IT1. Значення цього струму обирають на початковій ділянці вольт-амперної характеристики термодіода, щоб виключити додатковий 13 88817 нагрів ρ-n-переходу відносно температури оточуючого середовища Тх. Термочутливий опір ρ-n-переходу перетворюють у напругу kT æ I ö UT1 = Uк - x lnç 0 ÷ g ç IT1 ÷ è ø яку за допомогою другого перетворювача «напруга-код» 26 перетворюють у код числа N4={SПНК}{UT1} (10) За командою з процесора 28 код числа N4 (10) по шині даних передають в оперативний запам'ятовуючий пристрій 30, де він запам'ятовується. Потім у відповідності з програмою, що завантажена в оперативний запам'ятовуючий пристрій 30, за командою з процесора 28 у вхідний регістр числа перетворювача «код-струм» 27 подають код числа NI2. У результаті через ρ-n-перехід термодіода, що входить до складу сенсора температури 24, потече струм ІT2. Його значення встановлюють на (5 ... 10)% більше, ніж значення струму ІT1, тобто {IT2}=(0,05...0,1){IT1}, що практично не змінює теплового стану ρ-n-переходу. Термочутливий опір ρ-n-переходу перетворюють у напругу kT æ I ö UT 2 = Uк - x lnç 0 ÷ g ç IT 2 ÷ ø è яку потім за допомогою другого перетворювача «напруга-код» 26 перетворюють у код числа N5={SПНK}{UT2} (11) За командою з процесора 28 код числа N5 (11) через шину даних поступає в оперативний запам'ятовуючий пристрій 30 і запам'ятовується у ньому. Далі одержані результати проміжних вимірювань (7)-(11) обробляються у процесорі 28 у відповідності з наступним рівнянням числових значень: N3 - N2 Npx N1 -N2 æ { T 2 } ö N5 - N4 æ { T 2 } ö N 5 - N 4 I I ç -ç ÷ ç { }÷ ç { }÷ IT1 ÷ è IT1 ø ø = {p0 } è N -N (12) 3 2 æ { T 2 } ö N5 -N 4 I ç -1 ÷ ç { }÷ è IT1 ø Одержаний результат вимірювання тиску відображають на рідинно-кристалічному дисплеї 29. Аналіз рівняння числових значень (12) показав, що обробка результатів проміжних вимірювань вказаним чином забезпечує виключення впливу на результат вимірювання тиску наступних складових систематичної похибки: - похибки від нелінійності функції перетворення приймача оптичного випромінювання; - похибки від зміни геометричних параметрів конструктивних елементів волоконно-оптичного сенсора тиску (радіусу і товщини мембран, товщини прокладки), обумовлених зміною параметрів оточуючого середовища і впливом механічних факторів; - похибки від зміни фізичних параметрів чутливих елементів волоконно-оптичного сенсора тиску (зокрема, від температурної нестабільності модуля Юнга матеріалу мембран); 14 - похибки від зміни коефіцієнту відбивання поверхонь мембран та каркасу при зміні параметрів оточуючого середовища; - похибки від нестабільності ампер-ватної характеристики джерела оптичного випромінювання; - похибки від нестабільності ват-вольтної характеристики приймача оптичного випромінювання; - похибки від зміни світлопропускання волоконно-оптичних кабелів при їх випадкових вигинах. На результат вимірювання тиску не впливають також похибка від нелінійності функції перетворення термодіода, що входить до складу сенсора температури, і похибка від нестабільності його вольт-амперної характеристики. Це неважко показати, якщо у рівняння числових значень (12) підставити рівняння числових значень (7)-(11) і привести подібні. Завдяки здійсненню винаходу були одержані наступні позитивні технічні результати: - створено інформативно-надлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску, який забезпечує підвищення точності перетворення тиску у потужність потоку оптичного випромінювання; - створено пристрій для підключення інформативно-надлишкового волоконно-оптичного сенсора тиску, який забезпечує підвищення точності вимірювання тиску. Позитивні технічні результати одержані завдяки: - додатковому введенню у інформативнонадлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску нових функціональних і конструктивних елементів i зв'язків між ними та іншими функціональними і конструктивними елементами сенсора; - додатковому введенню у пристрій для підключення інформативно-надлишкового волоконнооптичного сенсора тиску нових функціональних блоків і зв'язків між ними та іншими блоками пристрою. Таким чином, інформативно-надлишковий волоконно-оптичний сенсор тиску та пристрій для його підключення забезпечують вирішення зазначених технічних задач. Джерела інформації: 1. А. с. 1500889 SU, МПК G01L11/00. Датчик давления / В.А.Раков (SU), В.Г.Тимошенко (SU), Ε.Φ.Волосожар (SU). - №4350110/24-10; Заявл. 17.11.1987; Опубл. 15.08.1989. Бюл. №30. - 3с. 2. А. с. 1796937 SU, МПК G01L11/00. Волоконно-оптический датчик давления / Е М.Белозубов (SU), В.С.Полунин (SU). - №4907744/10; Заявл. 25.12.1990; Опубл. 23.02.1993. Бюл. №7.-3с. 3. А. с. 1812463 SU, МПК G01L11/00. Волоконно-оптический датчик давления / О.Э.Алексеев (SU), В.А.Иванина (SU), С.Н.Каракчиев (SU), В.Н.Чистов (SU), И.А.Якунин (SU). - №4855407/10; Заявл. 31.07.1990; Опубл. 30.04.1993. Бюл. №16. 3с. 4. Пат. 4991590 US, МПК А61В5/0215. Fiber optic intravascular blood pressure transducer / Weimin Shi (US). - №303847; Заявл. 30.01.1989; Опубл. 12.02.1991. - 12с. 5. А. с. 1599685 SU, МПК G01L11/00. Измеритель давления / Ε.Φ.Волосожар (SU). 15 88817 №4634697/24-10; Заявл. 21.11.1988; Опубл. 15.10.1990. Бюл. №38.-3с. 6. Пат. 1026493 ЕР, МПК G01L11/02. Fiber optic high temperature pressure sensor / Hsu, TsungYuan (US). - №00107198.4; Заявл. 19.08.1994; Опубл. 09.08.2000.-17с. 7. Андреева Л.Ε. Упругие элементы приборов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981.-С.154-155. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 16 8. Соболева Η.Α., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы. Учеб. пособие для студентов специальности «Электронные приборы» вузов. М.: «Высшая школа», 1974. - 376с. 9. Абидов М.А. Статические характеристики диодных структур. - М.: Радио и связь, 1989. 152с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601