Патентный поиск / Патентный поиск

оптической оси отражатель в виде триппель-призмы, одна из граней которой имеет отклонение от прямого угла, матричный фотоприемник, подключенный к вычислительному устройству. При этом марка установлена в фокальной плоскости объектива, а фотоприемник - в автоколлимационной точке. Фотоприемник выполнен в виде двух матриц, установленных в автоколлимационных точках, часть поля марки выполнена в виде линейного растра, часть - в виде штриха, а перед частью матриц, регистрирующих изображение поля марки в виде растра, дополнительно вплотную к ним установлены линейные растры, при этом растр марки

идополнительные

растры

ориентированы

параллельно столбцам матричного фотоприемника. Технический результат - повышение чувствительности измерений, увеличение рабочей дистанции измерений

иуменьшение габаритов.

их (в том числе и нано) отраслях. Датчик линейных перемещений содержит измерительную решетку и считывающую головку. Считывающая головка имеет источник излучения, коллиматор, индикаторную решетку, матрицу фотоприемников, две группы опорных подшипников для перемещения считывающей головки относительно измерительной решетки и жестко с ней связанные. В устройство дополнительно введен один опорный подшипник в первой группе опорных подшипников, жестко связанный со считывающей головкой и установленный со стороны измерительной решетки. В считывающую головку введены две группы магнитов, жестко с ней связанные. Технический результат - повышение точности датчика во время линейного перемещения на всем протяжении измерения линейного размера объекта

независимо от качества направляющего устройства, к которому закреплена подвижная часть датчика линейного перемещения.

1. Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения

Изобретение относится к средствам измерения температурного распределения в протяженных объектах. Устройство содержит импульсный источник зондирующего излучения, направленный оптический ответвитель, чувствительный элемент, систему регистрации и узел обработки сигналов. Чувствительный элемент выполнен в виде одномодового оптического волокна. Направленный оптический ответвитель отделяет рэлеевскую компоненту и подключен последовательно к одному или более дополнительному направленному оптическому ответвителю, также отделяющему рэлеевскую компоненту. Дополнительный направленный оптический ответвитель соединен последовательно с одним или более направленным оптическим ответвителем, разделяющим стоксову и антистоксову компоненты рассеянного излучения. Компоненты излучения направляются на фотоприемные модули системы регистрации. Вариантом является устройство, в которое дополнительно введен коммутатор, соединенный с входом одного из фотоприемных модулей. При этом импульсный полупроводниковый лазер работает на длине волны антистоксовой компоненты и соединен с одним из входов циркулятора. Технический результат - высокая точность измерения температурного распределения при значительной длине чувствительного элемента.

Изобретение относится к устройствам для измерения температурного распределения в протяженных объектах и может быть использовано, в частности, в нефтегазодобывающей промышленности для измерения температуры в добывающих скважинах на всем их протяжении, в энергетике, капитальном и гражданском строительстве в качестве систем противопожарной сигнализации. Известно изобретение «Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения» (RU 2221225) /1/, в котором устройство, содержащее импульсный источник оптического излучения, включающий лазер, чувствительный элемент датчика в виде оптического волокна и узел обработки сигналов, включающий таймер, направленный оптический ответвитель, узел спектрального разделения и фотоприемные модули, снабжено фотоприемником синхронизации. Оптическое волокно чувствительного элемента датчика выполнено многомодовым. Лазер импульсного источника оптического излучения является одномодовым волоконным с накачкой от полупроводникового лазера. Направленный оптический ответвитель выполнен связывающим одномодовое и многомодовое оптические волокна, причем импульсный источник оптического излучения связан с одномодовым входом направленного оптического ответвителя, узел спектрального разделения связан с многомодовым входом направленного оптического ответвителя, фотоприемник синхронизации связан с одномодовым выходом оптического ответвителя. Узел обработки сигналов дополнительно содержит аналого-цифровые преобразователи и цифровые накопители сигналов. Фотоприемные модули связаны с выходами узла спектрального разделения и с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых связаны с входами цифровых накопителей сигналов. Таймер связан с аналого-цифровыми преобразователями. Устройство может быть снабжено узлом термостабилизации опорного отрезка многомодового оптического волокна. Одномодовый волоконный лазер выполнен на основе световода, легированного ионами редкоземельных элементов. Недостатками данного изобретения являются использование нестандартных оптоволоконных элементов, таких как многомодовый/одномодовый направленный ответвитель, невозможность построения фильтров, полностью интегрированных с волокном, что приводит к удорожанию устройства, понижению надежности, ухудшению отношения сигнал/шум, ухудшению устойчивости к внешним воздействиям.

Также в данном устройстве не реализован учет разных коэффициентов затухания в волокне на различных длинах волн, что приводит к ухудшению точности измерения температурного распределения. Данное изобретение является ближайшим аналогом заявляемого изобретения, т.е. прототипом. Задачей изобретения является создание дешевого, надежного и простого по конструкции устройства, обеспечивающего высокую точность измерения температурного распределения при значительной длине чувствительного элемента. Поставленная задача решается тем, что в известном волоконно-оптическом устройстве для измерения температурного распределения, содержащем импульсный источник зондирующего излучения, соединенный через направленный оптический ответвитель, отделяющий рэелевскую компоненту, с чувствительным элементом в виде оптического волокна и систему регистрации, включающую два фотоприемных модуля и узел обработки сигналов, вход синхронизации которого связан с импульсным источником зондирующего излучения, отличающееся тем, что оптическое волокно чувствительного элемента выполнено одномодовым, а к выходу направленного оптического ответвителя подключен последовательно один или более дополнительный направленный оптический ответвитель, отделяющий рэлеевскую компоненту, соединенный последовательно с одним или более направленным оптическим ответвителем, разделяющим стоксову и антистоксову компоненты рассеянного излучения и направляющим их по разным фотоприемным модулям, подключенным к узлу обработки сигналов. Вариантом является устройство, в котором для повышения точности измерений дополнительно введен оптический коммутатор, имеющий два оптических входа и четыре выхода, два из которых соединены между собой, и полупроводниковый лазер, излучающий на длине волны антистоксовой компоненты, мощность обратного рассеянного излучения которого используется для определения коэффициента затухания на данной длине волны, подключенный через циркулятор к двум выходам коммутатора, один вход коммутатора подключен к фотоприемному модулю, принимающему антистоксову компоненту, второй вход коммутатора соединен с выходом направленного ответвителя, разделяющего стоксову и антистоксову компоненты рассеяния. В обоих вариантах устройства для подавления рэлеевской компоненты между направленными ответвителями может быть встроена брэгговская решетка.

Описание изобретения поясняется блок-схемой, приведенной на чертеже, где: источник накачки 1, выход которого связан с входом импульсного зондирующего источника излучения (волоконный лазер) 2; направленный оптический ответвитель 3, имеющий три порта, связывает выход лазера 2 с чувствительным элементом датчика 4. Направленный оптический ответвитель 3 настроен на пропускание рэлеевской компоненты через один порт и стоксовой, и антистоксовой - через другой. Выход направленного ответвителя 3, пропускающий стоксову и антистоксову компоненты, присоединен ко входу направленного ответвителя 5, аналогичного по строению с ответвителем 3. В направленном ответвителе 5 стоксова и антистоксова компоненты направляются на порт, связанный с брэгговской решеткой 7, настроенной на подавление рэлеевской компоненты излучения. Выход брэгговской решетки соединен со входом направленного ответвителя 6, настроенного на разделение стоксовой и антистоксовой компонент излучения и направление по двум разным портам. Порты со стоксовой и антистоксовой компонентами рассеяния соединены непосредственно с высокоскоростными фотоприемными модулями 8 и 9 соответственно, регистрирующими мощность излучения от времени. Выходы фотоприемных модулей 8 и 9 соединены с входами узла обработки сигналов 13, подключенного к компьютеру 14. Вход узла обработки сигналов 13, предназначенный для синхронизации, связан с импульсным источником лазерного зондирующего излучения 2. В варианте устройства с дополнительно введенным коммутатором выход направленного ответвителя 6 с антистоксовой компонентой рассеяния соединен не непосредственно с фотоприемным модулем 9, а с оптическим коммутатором 10, содержащим два оптических входа и четыре выхода, два из которых соединены между собой, и полупроводниковый лазер 12, излучающий на длине волны антистоксовой компоненты, подключенный через циркулятор 11 к двум выходам коммутатора 10, один вход коммутатора подключен к фотоприемному модулю 9, принимающему антистоксову компоненту, второй вход коммутатора соединен с выходом направленного ответвителя 6, разделяющего стоксову и антистоксову компоненты. Переключение оптического соединения каждого порта входа между двумя альтернативными выходами происходит синхронно, так что оптический коммутатор может находиться в двух состояниях. В первом состоянии коммутатор настроен таким образом, что излучение поступает непосредственно на фотоприемный модуль 9. Во втором - альтернативном состоянии коммутатора - излучение поступает на циркулятор 11, который затем направляет его на один из выходов коммутатора, соединенного с входом фотоприемного модуля 9. При этом импульсный полупроводниковый диод 12 работает на длине волны антистоксовой компоненты и соединен с одним из входов циркулятора 11. Устройство работает следующим образом. После укладки чувствительного элемента датчика 4 в месте, где требуется измерение температуры (например, в скважине) включают источник накачки 1 и волоконный лазер 2, генерирующий короткие лазерные импульсы зондирования. Лазерное излучение по оптическому волокну поступает в направленный оптический ответвитель 3, а далее в оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом датчика 4. При распространении излучения по волокну 4 происходит рассеяние излучения, в котором помимо несмещенной (рэлеевской) компоненты присутствуют еще две компоненты комбинационного рассеяния (стоксовая и антистоксовая), симметрично отстоящие по частоте от рэлеевской линии. Отношение интенсивности антистоксовой компоненты комбинационного рассеяния к интенсивности стоксовой компоненты комбинационного рассеяния есть функция абсолютной температуры соответствующего участка оптического волокна (чувствительного элемента датчика 4).