Оптический датчик акустических возмущений

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для преобразования и измерения сильных акустических газои гидродинамических волн. Цель изобретения - расширение диапазона Измерения. Датчик содержит последовательно оптически соединенные устройство 1 ввода, волновод 2, устройство 3 вывода и преобразования, контактирующую по длине с волноводом 2 подложку 4, малый и большой цилиндры и сопряженные с ними по диаметру малый 10 и большой 11 поршни. Волновод 2 жестко защемлен с одной стороны в единицах 5 и 6 цилиндров 7 и 8 и с другой стороны - в большом поршне 11, подложка 4 одной стороной упирается в днище 7 малого цилиндра, с другой стороны подпирается малым поршнем 10. Внутри цилиндров 7 и 8 образованы динамически сообщающиеся через отверстие 13 и каналы 14 рабочие камеры 12, 15, в которых механическое возмущение передается встречно на поршни 11 и 10 В результате противофазной продольной деформации волновода 2 и подложки 4 изменяется значение критического угла полного внутреннего отражения вводимого в датчик оптического излучения за счет появления преломленных волн происходит ослабление интенсивности оптического излучения. 2 ил. Ё

(l9) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 1 1 /24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813789/10 (22) 16.04.90 (46) 30.06.92. Бюл. № 24 (72) l0.Â.Åñèïîe, Д.В.Малютин и О.П.Пышный (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1478856, кл.G 02 В 6/00, 1989.

Бусурин В.И. и др. Оптоэлектронные

Преобразователи на основе управления световодных структур. М,: Радио и связь, 1984, с.10-11, 51. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для преобразования и измерения сильных акустических газо- и гидродинамичеоких волн

Цель изобретения — расширенйе диапазона измерения. Датчик содержит последовательно оптически соединенные устройство

1 ввода, волновод 2. устройство 3 вывода и преобразования, контактирующую по длине с волноводом 2 подложку 4, малый и большой цилиндры и сопряженные с ними по диаметру малый 10 и большой 11 поршни.

Волновод 2 жестко защемлен с одной сторо.ны в единицах 5 и 6 цилиндров 7 и 8 и с другой стороны — в большом поршне 11, подложка 4 одной стороной упирается в днище 7 малого цилиндра, с другой стороны подпирается малым поршнем 10. Внутри цилиндров 7 и 8 образованы динамически сообщающиеся через отверстие 13 и каналы

14 рабочие камеры 12. 15, в которых механическое возмущение передается встречно на поршни 11 и 10. В результате противофаэной продольной деформации волновода

2 и подложки 4 изменяется значение крити- Б ческого угла полного внутреннего отражения вводимого н датчик оптического излучения за счет появления преломленных волн происходит ослабление интенсивности оптического излучения. 2 ил.

1744524

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения постоянных и переменных акустических, газо- и гидродинамических возмущений, Известно оптическое устройство Брэгга, содержащее оптически связанные источник когерентного излучения, пьезокристалл и фотоприемник и регистрирующее акустическое возмущение, поступающие на пьезокристалл.

Известен волоконно-оптический датчик для измерения акустических возмущений, содержащий оптически соединенные лазер, блок перестройки состояния поляризации, многомодовое волбкно, намотанное на чувствительный элемент, воспринимающий акустическое давление.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является оптоэлектронный датчик акустических возмущений, содержащий последовательно оптически соединенные устройство ввода излучения под углом, равным критическому углу полного внутреннего отражения, волновод, устройство вывода и преобразования излучения и контактирую.щую по длине волновода подложку. чувствительную к поперечной деформации, Недостатками известного устройства являются большая площадь упругооптического детектирования. малая длина упругооптического контакта чувствительной структуры и, как следствие, малый диапазон измерения амплитуды акустических возмущений.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения амплитуды акустических возмущений.

Поставленная цель достигается тем, что в оптический датчик акустических возмущений, содержащий последовательно оптически соединенные устройство ввода излучения под углом, равным критическому углу полного внутреннего отражения, волновод из оптически упругого материала, устройство вывода и преобразования излучения и контактирующую по длине волновода подложку из оптического упругого материала, дополнительно введены большой и малый поршни и сопряженные по диаметру с ними замкнутые большой и малый цилиндры, малый цилиндр установлен коаксиально внутри большого, цилиндры своими днищами жестко скреплены между собой, в центре днищ выполнено отверстие. через которое волновод выведен наружу и с помощью фиксатора жестко защемлен в них, с другого конца малого цилиндра на волновод насажен малый поршен ь, подпирающий с торца подложку и образующий со своей тыльной стороны внутри малого цилиндра рабочую камеру, выходной конец волновода проведен через толщину большого поршня и жестко защемлен в нем, малый цилиндр своим открытым концом вставлен в углубление, выполненное в большом поршне, в стенке малого цилиндра выполнены отверстия, совмещенные с выполненными в большом поршне внутренними трубчатыми каналами, выведенными в рабочую камеру большого цилиндра с обеспечением динамического сообщения рабочих камер, с тыльной стороны большого поршня установлено устройство вывода и преобразования излучения, электрический выход которого подсоединен к электрическому разьему датчика, в днище большого цилиндра установлены впускной и выпускной штуцеры, Предлагаемая конструкция поршней и двух динамически сообщающихся цилиндров позволяет прикладывать деформацию в торец волновода и подложки и реализовать продольное противофазное упругооптическое детектирование акустических возмущений, что, в свою очередь, способствует снижению площади приложения усилия и кроме того, позволяет использовать всю длину оптического контакта волновода и подложки, что способствует повышению числа отражений. оптического излучения в деформированной по своей длине оптической структуре волновод — подложка. Все это расширяет динамический диапазон измерений амплитуды акустических возмущений, Кроме того, противофазное детектирование способствует дополнительной температурной стабилизации.

На фиг.1 представлена конструкция датчика; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1, Оптический датчик акустических возмущений содержит последовательно оптически соединенные устройство 1 ввода излучения под углом полного внутреннего отражения, волновод 2 из оптически упругоro материала, устройство 3 вывода и преобразования, излучения, подложку 4 из оптического упругого материала, контактирующую с волноводом 2 по его длине, волновод 2 размещен внутри подложки 4 соосно с ней, входной конец волновода 2 размещен в отверстии днищ 5 и 6 малого 7 и большого 8 замкнутых цилиндров и помощью центратора.9 защемлен в них, На втором конце волновода с возможностью осевого перемещения установлен малый поршень 10. одна плоская поверхность малого поршня 10 соединена с подложкой 4. а другая образует с торцовой поверхностью

1744524

Формула изобретения

Оптический датчик акустических возмущений,- содержащий последовательно оптические соединенные устройство ввода излучения под углом полного внутреннего отражения, волновод из оптически упругого материала, устройство вывода и преобразования излучения и контактирующую по длине волновода подложку из оптически упругого материала, отличающийся .тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него введены коаксиально установленные замкнутые малый и большой

Эца2

Составитель Ю,Есипов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор А.Огар

Заказ 2189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 цилиндрической проточки большого поашня 11 рабочую камеру 12, соединенную трубчатыми каналами 13, через отверстия 14 в малом цилиндре 7 с рабочей камерой 15 большого цилиндра 8, образованной большим поршнем 11 и днищем большого цилиндра 8, в котором установлены впускной

16 и выпускной 17 штуцеры. На выходном конце волновода 2 закреплен большой поршень 11, в котором выполнена цилиндрическая проточка по диаметру малого цилиндра

7, в которой закреплен открытый конец малого цилиндра 7. Электрический выход устройства 3 вывода и преобразования излучения соединен гибким элементом 18 с выходом 19 датчика, цилиндры с размещенными внутри них и сопряженными с ними flo диаметру соответственно малым и большим поршнями, при этом в большом поршне выполнены трубча5 тые каналы, а в стенке цилиндра — отверстия, днища цилиндров жестко скреплены между собой и в центре днищ выполнено отверстие, волновод расположен внутри подложки соосно с ней, один конец волно10 вода размещен в отверстии днищ цилиндров и защемлен в них, на втором конце волновода закреплен большой поршень, в котором выполнена цилиндрическая проточка по диаметру малого цилиндра, в кото15 рой закреплен открытый конец полого цилиндра, на втором конце волновода с возможностью осевого перемещения установлен малый поршень, одна плоская поверхность малого поршня соединена с

20 подложкой, а другая образует с торцовой поверхностью цилиндрической проточки рабочую камеру, соединенную трубчатыми каналами через отверстия в малом цилиндре с рабочей камерой большого цилиндра, 25 образованной большим поршнем и днищем .большого цилиндра, в котором установлены впускной и выпускной штуцеры. причем электрический выход устройства вывода и преобразования излучения соединен гиб30 ким элементом с выходом датчика.