2.2. Классификация волоконно-оптических преобразователей

Во всех рассматриваемых преобразователях получение измерительной информации связано с изменением амплитуды потока, проходящего с торца передающего световода под влиянием измеряемого параметра.

В принципе такое изменение может быть получено в результате воздействия большинства известных физических величин либо непосредственно на проходящий в промежутке поток, либо через вспомогательные измерительные звенья.

Как было указано раньше, преобразователи, в которых для получения измерительной информации используется отражение от поверхности объекта измерений или измерительного звена преобразователя, называют рефлектометрическими ВОП.

Если при распространении между торцами световодов поток не меняет своего общего направления, то такие преобразователи называют ВОП проходящего типа.

Для рефлектометрических ВОП используются следующие основные способы получения измерительной информации (рис. 12): модуляция потока при аксиальном движении отражающей поверхности [бесконтактные преобразователи перемещений, толщины, расстояний (рис. 12, а)]; модуляция потока при угловых перемещениях плоской отражающей поверхности; модуляция потока за счет изменения формы отражающей поверхности (преобразователи давлений, усилий, ускорений, устройства контроля геометрии и линейных размеров); модуляция потока за счет ортогонального перемещения границ поверхностей с различными отражающими свойствами (преобразователи ударных воздействий, акселерометры, цифровые преобразователи перемещений, числа оборотов, наличия и положения детали в схвате робота).

Рисунок 12. Способы получения измерительной информации с помощью ВОП.

Для ВОП проходящего типа наиболее характерными являются следующие способы модуляции (рис. 12, а—д): ортогональное перемещение торцов (гидрофоны, преобразователи силы, ускорений, скоростей потока жидкостей и газов); аксиальное перемещение торцов (преобразователи перемещений); перекрытие проходящего потока (преобразователи линейных размеров, давления, разрушения режущего инструмента, температуры); поглощение или рассеяние проходящего потока (преобразователи уровня жидкости, запыленности, температуры).

Классификационная схема ВОП представлена на рис. 13.

В большинстве случаев в ВОП проходящего типа каналы выполняются из отдельных оптических волокон. Однако для преобразования больших перемещений, уровня и температуры каналы представляют собой линейки оптических волокон, ось которых совпадает с направлением перемещения каналов или перекрывающего поток звена. В некоторых ВОП проходящего типа для повышения чувствительности на передающие и приемные торцы наносят растровые решетки с шагом 3—10 мкм.

Классификация показывает, что одни и те же физические величины могут быть преобразованы с помощью различных типов ВОП. Например, перемещение может быть измерено ВОП, построенным по схемам, показанным на рис. 12, а—г, е. Выбор схемы преобразователя в данном случае определяется требованиями к амплитудному и частотному диапазонам, к конструкции и условиям измерения, к точности, а также к значениям коэффициента преобразования. Наибольший коэффициент преобразования при минимальной

ВОП