Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АМПЛИТУДНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АМПЛИТУДНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АМПЛИТУДНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в области разработки измерительных устройств. Сущность заключается в том, что с целью повышения достоверности измерения оптический сигнал подают импульсно. Перед датчиком его разделяют на два сигнала. Один из сигналов пропускают через датчик, где он претерпевает изменение от изменения контролируемого параметра, а другой - через линию задержки. По отношению величин сигналов судят об изменении параметра. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069349
Класс(ы) патента: G01N21/39
Номер заявки: 93040328/25
Дата подачи заявки: 09.08.1993
Дата публикации: 20.11.1996
Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по автоматизации угольной промышленности
Автор(ы): Белогуров Д.А.; Бойков М.В.; Козленков И.А.; Машкова Т.В.; Тарасова О.В.; Хиврин М.В.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по автоматизации угольной промышленности
Описание изобретения: Изобретение относится к области волоконной оптики и наиболее эффективно может быть использовано при работе с амплитудными оптическими датчиками, в которых состояние контролируемого параметра определяют по изменению амплитуды оптического сигнала, подаваемого на указанный датчик.
Известен способ [1] при котором амплитуду оптического сигнала, прошедшего через амплитудный оптический датчик, сравнивают с амплитудой исходного сигнала и по ее изменению определяют изменение контролируемого параметра. Недостатком данного способа является то, что изменение интенсивности оптического сигнала в результате нестабильности излучателя или изменения пропускания оптической линии приводит к ошибке, которая может быть весьма значительной.
Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] при котором оптический сигнал пропускают через оптическую линию и амплитудный оптический датчик. При этом исходный сигнал состоит из излучения с длинами волн λ1 и λ2, полученными из одного источника, и выбранными таким образом, что изменение контролируемого параметра изменяет амплитуду излучения только на одной длине волны, например λ1, а изменение пропускания оптической линии и нестабильность источника излучения в равной мере отражаются на излучении с длиной волны λ1 и λ2.
Таким образом, зная исходное отношение мощностей К излучения на длине волны λ1 и λ2;
,
где мощность излучения на длинах волн λ1 и λ2, можно определить относительное изменение сигнала при прохождении излучения на тестирующей длине волны через амплитудный оптический датчик с исключением ошибки, связанной с нестабильностью (дрейфом мощности) источника излучения и изменением пропускания оптической линии. В этом случае

Здесь Р коэффициент, отражающий изменение мощности излучения за счет нестабильности излучателя и изменения пропускания оптической линии;
S коэффициент, вызывающий изменение мощности излучения на длине волны λ1 в датчике за счет изменения контролируемого параметра;
мощности излучения на выходе из оптической системы;
мощности излучения на входе на соответствующих длинах волн.
Недостатком данного способа является невозможность использования монохроматического источника излучения. Кроме того, применение данного способа возможно только в случае, когда изменение контролируемого параметра не влияет на изменение интенсивности излучения на длине волны λ2, что сужает функциональные возможности способа.
Технический результат, заключающийся в получении достоверных показаний изменения мощности излучения проходящего через амплитудный оптический датчик при использовании монохроматического излучения, достигается заявляемым способом.
Сущность заявляемого способа состоит в том, что оптический сигнал пропускают через оптическую линию и амплитудный оптический датчик, при этом оптический сигнал подают в виде импульсов длительностью τ и периодом T = nτ, где n > 2, при этом перед амплитудным оптическим датчиком оптический сигнал разделяют на два сигнала, один из которых пропускают через амплитудный оптический датчик, а другой через линию задержки со временем задержки to, где (T-τ)>to>τ, а об изменении контролируемого параметра судят по отношению амплитуд импульсов, прошедших через амплитудный оптический датчик и линию задержки.
Указанная совокупность признаков позволяет использовать монохроматический источник излучения и в то же время исключить ошибку определения состояния контролируемого параметра, возникающую вследствие нестабильность источника излучения и изменения пропускания оптической линии.
Способ поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2а график импульсной подачи оптических сигналов; на фиг. 2б график оптических сигналов, направляемых на амплитудный оптический датчик и в линию задержки; на фиг. 2в график оптических сигналов, прошедших через амплитудный оптический датчик и через линию задержки; на фиг. 2г график оптических сигналов, прошедших через амплитудный оптический датчик и через линию задержки при условии изменения интенсивности света.
В соответствии с фиг. 1 устройство содержит источник излучения 1, оптическую линию 2, разветвители 3, 4, амплитудный оптический датчик 5, линию задержки 6, фотоприемник 7.
На фиг. 2 показаны:
I и t обозначения координат, где I мощность оптического сигнала, t - время.
Io исходная мощность оптического излучения, попадающего в оптическую линию 2 из источника излучения 1.
I1 и I2 мощности разделенных разветвителем 3 оптических сигналов, направляемых в датчик (I1) и в линию задержки 6 (I2).
I3 мощность оптического сигнала, прошедшего через датчик.
I4 мощность оптического сигнала, прошедшего через датчик при условии изменения интенсивности света источника излучения и пропускания оптической линии.
I5 мощность оптического сигнала, прошедшего через линию задержки при условии изменения интенсивности света источника излучения и пропускания оптической линии.
to время задержки.
Т период следования импульсов.
τ длительность импульса.
Способ реализуется блок-схемой следующим образом.
Оптический сигнал Io (фиг. 2а), излучаемый источником 1, попадает в оптическую линию 2 и разделяется на сигналы I1 и I2 разветвителем 3. Сигнал I1, подается на амплитудный оптический датчик 5. Сигнал I2 подается в линию задержки 6. Сигнал I1, пройдя через датчик 5, превращается в сигнал I3, сигнал I2, проходя через линию задержки 6, не изменяется по мощности, но появляется с задержкой to. В случае дрейфа интенсивности источника излучения 1 или изменения степени пропускания оптической линии связи 2 сигнал I3 превращается в сигнал I1, а сигнал I2 в сигнал I5.
Импульсная подача позволяет разделить исходный сигнал Io на два I1 и I2, пропустить их по разным каналам, а именно через датчик 5 и через линию задержки 6. Очевидно, что сигнал, прошедший через линию задержки 6, не изменяет своей мощности, в то время как мощность сигнала I1, прошедшего через датчик 5, меняется с I1 до I3 при этом I3 SI1 где
S определяется значением контролируемого параметра.
Дрейф мощности источника излучения 1 и изменение пропускания оптической линии 2 в равной степени сказываются на изменении величины сигналов I3 и I2, которые принимают значение соответственно I4 и I5 т.е.
I4 rI3
I5 rI2,
где r коэффициент, определяющийся дрейфом интенсивности источника излучения 1 и изменением пропускания оптической линии 2.
Сигналы I4 и I5 подаются на фотоприемник 7 через разветвитель 3. Периодичность Т подачи импульсов Io выбирается из соотношения T = nτ,, где n > 2, а to выбирается из соотношения (T-τ)>to>τ..
Таким образом регистрируют два сигнала I4 и I5. Состояние контролируемого параметра определяют из отношения:

где К коэффициент, являющийся характеристикой разветвителя 3.
Таким образом, способ позволяет исключить ошибку определения состояния контролируемого параметра, возникающую в результате дрейфа мощности источника излучения и изменения пропускания оптической линии, поскольку отношение I4/I5 от этих параметров не зависит.
Кроме того, способ позволяет использовать монохроматический источник излучения, например лазерный генератор. В итоге он становится пригодным для работы с амплитудными оптическими датчиками, в которых изменение контролируемого параметра влияет на изменение мощности оптического излучения во всем спектральном диапазоне.
Формула изобретения: Способ измерения оптического сигнала при использовании амплитудных оптических датчиков, включающий последовательную подачу оптического сигнала в оптическую линию и амплитудный оптический датчик и проведение измерений по значению контролируемого параметра, отличающийся тем, что оптический сигнал подают в оптическую линию в виде импульсов, длительностью τ с периодом T = nτ где n > 2, при этом перед амплитудным оптическим датчиком оптический сигнал разделяют на два сигнала, один из которых пропускают через амплитудный оптический датчик, а другой через линию задержки с временем задержки t0, где (T-τ) > to> τ, и определяют значение контролируемого параметра по отношению амплитуд импульсов, прошедших через амплитудный оптический датчик и линию задержки.