Волоконно-оптический сенсор

Авторы патента:

G01N21 - Исследование или анализ материалов с помощью оптических средств, т.е. с использованием инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей (G01N 3/00-G01N 19/00 имеют преимущество; измерение механических напряжений вообще G01L 1/00; оптические элементы измерительных приборов G02B; анализ изображений путем обработки данных G06T)

Полезная модель - относится к волоконно-оптическим сенсорам для систем мониторинга на основе регистрации распределения параметров тонкой структуры рассеянного излучения. Волоконно-оптический сенсор содержит оптическое волокно в плотном полимерном покрытии, армирующее покрытие, выполненное из ламинированной с наружной стороны металлической ленты в виде незамкнутой трубки, обеспечивающей в зазоре плотный механический контакт материала полимерного покрытия оптического волокна и термопластичного материала наружной оболочки. Ламинирующее покрытие металлической ленты сплавляется с полимером наружной оболочки, в процессе его нанесения, а полимер наружной оболочки сплавляется в зазоре армирующего покрытия с материалом полимерного покрытия оптического волокна, исключая взаимное скольжение элементов конструкции при деформации сенсора.

Полезная модель относится к сенсорам, а именно к конструкциям волоконно-оптических сенсоров.

Известны волоконно-оптические распределенные сенсоры, предназначенные для мониторинга различных объектов, работа которых основана на регистрации параметров тонкой структуры рассеянного излучения, например, волоконно-оптические датчики измерения распределения температуры, основанные на эффектах комбинационного рассеяния (эффект Рамана), в которых амплитуда рассеянного сигнала зависит от температуры (http://temperatures.ru/pages/volokonno_opticheskie_datchiki_temperatury; http://www.thermal-rating.com/Menu/About+LIOS/LIOS+Technology+Russian; http://www.lios-support.com/LIOS_Energy_DTS_Fiver_A4.pdf; http://www.sedatec.org/products/863951/863952/863954/; http://www.lios-http://support.com/LIOS_DTS_Russia.pdf: патент на полезную модель 65223 «волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)»). Известны волоконно-оптические датчики распределения температуры или внутреннего механического напряжения (растяжения), на основе регистрации сдвига частоты рассеянного излучения (эффект Мандельштама-Бриллюэна) (http://nepa-ru.com/brugg_fíles/10_sensoring/01_web_sens_tech_ru.pdf: http://www.sedatec.org/ru/products/863951/863952/864017/).

Известен волоконно-оптический сенсор деформации предназначенный для использования в распределенных волоконно-оптических системах мониторинга (4-th International Conference on Structural Health Monitoring on Intelligent Infrastructure (международная конференция SHMII-4) 2009, 22-24 июля, Цюрих, Швейцария доклад M. Iten, F. Ravet, M. Nikles, M. Facchini, T. Hertig, D. Hauswirth, A. Puzrin «Soil-embedded fiber optic strain sensor for detection of differential soil displacement» рисунок 3b). Сенсор состоит из специального оптического волокна в плотном полимерном покрытии, армирующих покрытий, в числе которых, есть продольно сваренная трубка из нержавеющей стали, герметично запечатывающая оптическое волокно и повышающая стойкость сенсора к раздавливанию. Наружная оболочка сенсора из термопластичного материала дополнительно армирована проволочной броней из круглых стальных проволок.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является техническое решение, представленное в патенте на полезную модель 125705 «Волоконно-оптический сенсор», предназначенный для систем мониторинга на основе регистрации параметров тонкой структуры рассеянного излучения, содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно в плотном полимерном покрытии, металлические армирующие покрытия и наружную оболочку из термопластичного материала, отличающейся тем, что армирующее покрытие, расположенное плотно поверх полимерного покрытия оптического волокна, выполнено из ламинированной с двух сторон металлической ленты. Представленное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому из числа известных по совокупности признаков, к недостаткам которого следует отнести возможность взаимного скольжения оптического волокна, в плотном полимерном покрытии, относительно армирующего покрытия, вследствие недостаточного сцепления материала полимерного покрытия оптического волокна с материалом ламинирующего покрытия из за недостаточного его прогрева в процессе нанесения наружной оболочки, что приводит к снижению точности измерений деформации в области скольжения.

Поставленная задача состояла в разработке конструкции сенсора, исключающей возможность взаимного скольжения оптического волокна, в плотном полимерном покрытии, относительно армирующего покрытия сенсора и наружной оболочки.

Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический сенсор для систем мониторинга на основе регистрации распределения параметров тонкой структуры рассеянного излучения, содержащий оптическое волокно в плотном полимерном покрытии, армирующее покрытие, выполненное из ламинированной металлической ленты и наружную оболочку из термопластичного полимера, отличается тем, что армирующее покрытие выполнено из ламинированной с наружной стороны металлической ленты в виде незамкнутой трубки, обеспечивающей в зазоре плотный механический контакт материала полимерного покрытия оптического волокна и термопластичного материала наружной оболочки. Ламинирующее покрытие металлической ленты сплавляется с полимером наружной оболочки, в процессе его нанесения, а полимер наружной оболочки сплавляется в зазоре армирующего покрытия с материалом полимерного покрытия оптического волокна, исключая взаимное скольжение элементов конструкции при деформации сенсора. Стойкость сенсора к раздавливающим нагрузкам обеспечивается за счет высокой степени сцепления материала наружной оболочки с ламинирующим покрытием. Размер зазора армирующей трубки должен быть таким, чтобы его наличие не отражалось на способности сенсора сопротивляться раздавливающим нагрузкам, но в то же время, достаточным, для обеспечения сцепления полимерных покрытий и предотвращения скольжения элементов конструкции сенсора при его деформации. Размер зазора незамкнутой трубки армирующего покрытия равный толщине металлической ленты является достаточным для выполнения указанных условий.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображено сечение волоконно-оптического сенсора, содержащего оптическое волокно 1, в плотном полимерном покрытии 2, армирующее покрытие в виде незамкнутой металлической трубки 3, ламинированной с внешней стороны полимерным составом 4, наружную оболочку 5 из термопластичного материала, объединенную ламинирующим слоем с армирующим покрытием и сплавленную в зазоре с плотным полимерным покрытием волокна.

Далее приводятся сведения, подтверждающие промышленную применимость полезной модели.

Несомненным достоинством предлагаемого решения является возможность изготовления сенсора на существующем, традиционно используемом, кабельном оборудовании, с применением известных, промышленно выпускаемых материалов.

В качестве термопластичных материалов могут быть использованы полиэтилены, полиамиды, поликарбонаты и термопластичные полиуретаны, с соответствующим подбором состава ламинирующего покрытия.

Изменение величины зазора трубки из металлической, ламинированной снаружи, ленты позволяет варьировать величину механического контакта материала наружной оболочки с целью его сплавления с плотным полимерным покрытием оптического волокна. В процессе экструзионного наложения наружной оболочки происходит сращивание ламината армирующего покрытия с термопластичным материалом наружной оболочки в единое механическое целое. Важно, что при этом сохраняются передаточные характеристики оптического волокна в плотном полимерном покрытии.

В процессе изготовления сенсора могут быть применены различные известные способы формования армирующей трубки. Так при использовании ленты из ламинированного алюминия может быть достаточно одной или двух твердосплавных фильер.

1. Волоконно-оптический сенсор для систем мониторинга на основе регистрации распределения параметров тонкой структуры рассеянного излучения, содержащий оптическое волокно в плотном полимерном покрытии, армирующее покрытие, выполненное из ламинированной металлической ленты и наружную оболочку из термопластичного полимера, отличающийся тем, что армирующее покрытие выполнено из ламинированной с наружной стороны металлической ленты в виде незамкнутой трубки, обеспечивающей в зазоре плотный механический контакт материала полимерного покрытия оптического волокна и термопластичного материала наружной оболочки.

2. Волоконно-оптический сенсор по п. 1, отличающийся тем, что зазор незамкнутой трубки армирующего покрытия равен толщине металлической ленты.

Устройство предназначено для освещения документов относится к области флуоресцентных осветителей. Используется при микроскопическом исследовании штрихов записей (подписей) и других реквизитов в документах с целью изучения флуоресценции, входящих в их состав красителей, а также для изучения участков пересечения штрихов записей (подписей) для установления последовательности их выполнения. Сущность технического решения: в устройстве в качестве источника когерентного света определенной длины волны используются мощные светодиоды, направленные в одну точку.

Волоконно-оптический портативный карманный ручной автоматический цифровой рефрактометр // 132202

Волоконно-оптический портативный карманный ручной автоматический цифровой рефрактометр относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к рефрактометрическим средствам измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ, использующим явление френелевского отражения, и может быть применено при создании средств измерения показателя преломления как оптически прозрачных, так и оптически непрозрачных жидкостей, паст, гелей, мелкодисперсных порошков и т.п. веществ.