Физико-математическая модель изгибного волоконно-оптического датчика силы

Abstract

Представлена модель взрывобезопасного, помехозащищенного в условиях высокого уровня электромагнитных полей волоконно-оптического датчика силы растяжения на основе волоконно-оптического преобразователя перемещений, отличительной особенностью которого является использование изменения потерь излучения, распространяющегося в чувствительных элементах в виде эллиптически деформируемых кольцевых петель многомодовых волоконных световодов, образующих жгут, что позволяет применять в качестве источника излучения светодиод, установленный без специального согласующего устройства. Проведен выбор оптимального числа колец чувствительного элемента и выбор пары «источник - приемник излучения» для получения линейной градуировочной характеристики датчика. There is presented a model of an explosionproof, jam-resistant under conditions of high level electromagnetic fields fiber-optical sensor of tensile force on the basis of a fiber-optical transformer of movements in which a distinctive peculiarity is an application of loss changes in radiation spreading in sensitive elements as ring loops deformed elliptically of multimode fiber light-guides forming a bundle that allows using a diode as a radiation source installed without a special alignment device. It is defined that a peculiarity of bending fiberoptical transformers of movement of a successiveparallel type is that in separate areas of rings a radius of curvature increases at the expense of deformation and the losses of radiation in these areas decrease, and in other ones this radius decreases that results in the increase of losses of the radiation spreading by lightguides. Overall losses directed at radiation in lightguides increase lineally with the increase of movement. There is carried out a choice of the optimum number of rings of a sensitive element and a choice of “sourceradiation receiver” for obtaining a linear calibration characteristic of the sensor. It is shown that varying the number of coils in the bending fiber-optical transformer it is possible to change a range of movements measured ind a form of calibration characteristic of a transformer.