Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Tom_1.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
28.39 Mб
Скачать

6.6.2. Измерение давления

Разработано несколько волоконно-оптических датчиков на основе интенсивности, предназначенных для измерения давления в промышленных условиях. Такие датчики могут применяться для наблюдения за давлением в котлах, химических реакторах, двигателях и в теле человека [24].

Для измерения переменных флуктуаций давления применяются как датчики с внешним чувствительным элементом, так и «чистоволоконные» датчики, как датчики интенсивности, так и датчики интерферометрического типа. Для измерения статического давления может быть измерена величина интенсивности излучения, отражаемого от тонкой мембраны, которая прогибается под воздействием прилагаемого давления. Такой датчик включает в себя волоконно-оптический отражательный чувствительный элемент. Если применяется раздвоенный жгут (рис. 6.46), то половину волокон можно использовать для передачи излучения к волокну, а вторую половину волокон использовать для передачи излучения к фотодетектору.

Рис. 6.46. Датчик давления фирмы OPTECH

Свет выходящих из входных волокон образует массив пятен, диаметр которых увеличивается при увеличении расстояния от конца жгута пропорционально числовой апертуре волокна. Количество излучения, которое попадает в выходные волокна после отражения от мембраны, зависит от приложенного давления, поскольку в зависимости от давления изменяется расстояние от мебраны до конца жгута [24]. Металлические мембраны, используемые в обычных датчиках давления, привысоких температурах начинают деформироваться, и измерители деформации или емкостные тензодатчики перестают функционировать. Кроме того, гидросмесь, используемая при технологическом процессе сжижения угля, обладает чрезвычайной едкостью. Чтобы избежать проблем, связанных с деформацией и разъеданием, в качестве материала мембраны используется высокопрочный сплав инконель; а для измерения прогиба мембраны под воздействием приложенного давления используется волоконно-оптический датчик на основе микроизгибов (рис. 6.47) [24].

Рис. 6.47. Датчик давления

Волоконно-оптический датчик на основе микроизгибов представляет собой покрытое защитной металлической оболочкой многомодовое оптическое волокно со ступенчато изменяющимся показателем преломления, сдавливаемое двумя гофрированными поверхностями (рис. 6.48). Гофрированная поверхность мембраны смещается под воздействием вызванного давлением прогиба мембраны. Прогиб служит причиной изменения амплитуды периодических искривлений волокна между складками поверхности. Оптическая мощность в сердцевине волокна затухает пропорционально амплитуде искривлений из-за превращения распространяющихся мод в излучаемые [24]. Обусловленные излучением мод потери мощности в сердцевине волокна оптимальны, когда частота пространственных изгибов волокна равна разности между константами распространения (Δβ) распространяющихся и излучаемых мод:

где Λ – промежутки между складками гофрированной поверхности (рис. 6.48).

Рис. 6.48. Принцип основанный на непрерывных микроизгибах датчика, в котором используется деформирующий волокно спирально закрученный внутренний элемент оболочки

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]