ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ С ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМЫМ ДИАПАЗОНОМ
FIBRE-OPTIC PRESSURE CONVERTER HAVING DYNAMICALLY ADJUSTED RANGE

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения давления.
Известен волоконно-оптический преобразователь давления, состоящий из источника оптического излучения, световода, передающего оптическое излучение от источника оптического излучения к чувствительному элементу, чувствительного элемента, состоящего из призмы полного внутреннего отражения и отражательной мембраны, световода, передающего оптическое излучение от чувствительного элемента к приемнику оптического излучения, приемника оптического излучения [1] (прототип).
Недостатком такого устройства является низкая чувствительность, малая точность измерений. При превышении максимально допустимой величины внешнего возмущающего воздействия зазор между отражательной мембраной и призмой выбирается полностью, что существенно ограничивает диапазон измерения.
Технический результат, создаваемый изобретением, - расширение измеряемого диапазона внешних воздействий, а также увеличение чувствительности волоконно-оптического преобразователя.
Указанный результат достигается тем, что волоконно-оптический преобразователь давления дополнен блоком обработки информации, содержащим электронное устройство, осуществляющее регулирование диапазона измерения преобразователя, а чувствительный элемент снабжен прокладкой, выполненной из пьезоматериала и содержащей электрические контакты для подачи управляющего напряжения.
На фиг.1 представлена структурная схема волоконно-оптического преобразователя давления с динамически настраиваемым диапазоном.
изм
вх
упр
Волоконно-оптический преобразователь давления с динамически настраиваемым диапазоном содержит источник оптического излучения 1, световод 2, передающий оптическое излучение от источника к чувствительному элементу 3, световод 4, передающий оптическое излучение от чувствительного элемента к приемнику 5, блок обработки информации 6. Блок обработки информации 6 осуществляет расчет измеренного значения давления Р, соответствующего значению давления на входе Р, и формирует управляющий сигнал U для чувствительного элемента 3.
На фиг.2 представлена функциональная схема волоконно-оптического преобразователя давления с динамически настраиваемым диапазоном.
упр
Чувствительный элемент 3 волоконно-оптического преобразователя давления с динамически настраиваемым диапазоном состоит из призмы полного внутреннего отражения 7, прокладки 8, выполненной из пьезоматериала, и отражательной мембраны 9. Прокладка 8, расположенная между призмой полного внутреннего отражения 7 и отражательной мембраной 9, содержит электрические контакты 10, предназначенные для подачи управляющего напряжения U.
вх
изм
Волоконно-оптический преобразователь давления с динамически настраиваемым диапазоном работает следующим образом. Источник оптического излучения 1 генерирует оптическое излучение заданной мощности и подает его в световод 2, который передает оптическое излучение к призме полного внутреннего отражения 7. Зазор d между мембраной 9 и основанием призмы 7 может меняться под действием давления Р, что приводит к изменению отраженной части оптического излучения. Уменьшение зазора d приводит ко все большему проникновению оптического излучения в мембрану и поглощению оптической энергии. Отраженное излучение через грань призмы полного внутреннего отражения передается через оптический световод 4 к приемнику оптического излучения 5, где преобразуется в электрический сигнал. Блок обработки информации 6 преобразует электрический сигнал в измеренное значение давления Р.
вх
упр
При превышении максимально допустимого давления Р зазор между отражательной мембраной и призмой выбирается полностью, и чувствительный элемент теряет работоспособность. Потерю роботоспособности чувствительным элементом можно определить по величине выходного сигнала приемника оптического излучения 5. Для расширения измеряемого диапазона преобразователя в блоке обработки информации 6 формируется управляющий сигнал U, подаваемый на контакты 10. При этом прокладка 8 будет деформироваться, тем самым изменяя зазор между призмой полного внутреннего отражения 7 и отражательной мембраной 9. Поддержание оптимального зазора d между призмой полного внутреннего отражения 7 и отражательной мембраной 9 позволит обеспечить максимальную чувствительность преобразователя.
Изобретение может быть использовано для измерения давления в газовых и жидких средах.
Использование предлагаемых в изобретении прокладки, выполненной из пьезоматериала, и блока обработки информации позволяет расширить диапазон измерения давления и увеличить чувствительность волоконно-оптического преобразователя давления.
Литература
1. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики. М.: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.