RU214775U1 - FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR - Google Patents
FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU214775U1 RU214775U1 RU2022112711U RU2022112711U RU214775U1 RU 214775 U1 RU214775 U1 RU 214775U1 RU 2022112711 U RU2022112711 U RU 2022112711U RU 2022112711 U RU2022112711 U RU 2022112711U RU 214775 U1 RU214775 U1 RU 214775U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- cylindrical tube
- optical fiber
- pressure sensor
- fiber
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 108060005929 USP10 Proteins 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давления, создаваемого, в частности, транспортным средством на дорожное полотно, например, с целью определения веса транспортного средства. Требуемый технический результат, который заключается в повышении точности измерений и расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для измерений веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну, достигается тем, что в волоконно-оптический датчик давления в виде герметичного цилиндрического корпуса, один конец которого содержит ввод оптического световода, а другой конец содержит чувствительный элемент в виде мембраны, к центру внутренней стороны которой жестко прикреплена решетка Брэгга, записанная на оптическом световоде, при этом чувствительный элемент дополнительно оснащен глухой цилиндрической трубкой, заполненной жидкостью, и открытый конец которой прикреплен к внешней стороне мембраны 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давления, создаваемого, в частности, транспортным средством на дорожное полотно, например, с целью определения веса транспортного средства.The utility model relates to measuring technology and can be used to measure the pressure created, in particular, by a vehicle on the roadway, for example, in order to determine the weight of the vehicle.
Известен волоконно-оптический датчик давления [RU 2515116, С2, G01L 1/24, 10.05.2014], содержащий корпус, в котором закреплены два трубчатых элемента, имеющие, по меньшей мере, один заглушенный торец, установленные в корпусе так, что второй торец первого трубчатого элемента соединен с корпусом и сообщается с каналом для подвода рабочей среды, а второй торец второго трубчатого элемента выполнен открытым и сообщается с внутренней полостью корпуса, через которую пропущено оптическое волокно с двумя решетками Брэгга, причем, оптическое волокно участками, содержащими решетки Брэгга, прикреплено непосредственно к наружной цилиндрической поверхности трубчатых элементов так, что одна из решеток расположена на первом трубчатом элементе, а вторая - на втором.Known fiber-optic pressure sensor [RU 2515116, C2,
Недостатком устройства является относительно высокая сложность, вызванная использованием двух решеток Брэгга.The disadvantage of the device is the relatively high complexity caused by the use of two Bragg gratings.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является волоконно-оптический торцевой датчик давления [RU 2522791, С2, G01L 11/02, 20.07.2014], состоящий из записанной на оптическом световоде, по меньшей мере, одной волоконно-оптической решетки Брэгга (ВБР), мембраны, корпуса, при этом мембрана жестко прикреплена к световоду и имеет возможность движения по осевой линии относительно корпуса, а оптический световод жестко прикреплен к торцу корпуса по его осевой линии.The closest in technical essence to the proposed one is a fiber-optic end pressure sensor [RU 2522791, C2, G01L 11/02, 07/20/2014], consisting of at least one fiber-optic Bragg grating (FBG) recorded on an optical fiber , membranes, housings, while the membrane is rigidly attached to the light guide and has the ability to move along the axial line relative to the housing, and the optical fiber is rigidly attached to the end of the housing along its axial line.
Недостатком этого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что датчик позволяет измерять давление, создаваемое торцевой нагрузкой, т.е. действующей на мембрану строго вдоль оси световода, т.е в торец датчика. Если по условиям применения этого обеспечить не удается, то возникают недопустимо большие ошибки измерений. Все это ограничивает область применения датчика и сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для измерений, в частности, веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow functionality due to the fact that the sensor allows you to measure the pressure created by the end load, i.e. acting on the membrane strictly along the axis of the light guide, i.e. at the end of the sensor. If, according to the conditions of application, this cannot be ensured, then unacceptably large measurement errors occur. All this limits the scope of the sensor and narrows the arsenal of technical means that can be used to measure, in particular, the weight of vehicles directly while they are moving along the roadway.
Задачей, которая решается в полезной модели, является создание волоконно-оптического датчика давления, создаваемого транспортным средством на дорожное полотно при его движении, в частности, с целью определения веса транспортного средства.The task that is solved in the utility model is the creation of a fiber-optic pressure sensor created by the vehicle on the roadway during its movement, in particular, in order to determine the weight of the vehicle.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности измерений и расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для измерений веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну.The required technical result is to increase the accuracy of measurements and expand the arsenal of technical means that can be used to measure the weight of vehicles directly when they move along the roadway.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее герметичный цилиндрический корпус, один конец которого содержит ввод оптического световода, а другой конец содержит чувствительный элемент в виде мембраны, к центру внутренней стороны которой жестко прикреплена решетка Брэгга, записанная на оптическом световоде, согласно полезной модели, чувствительный элемент дополнительно оснащен глухой цилиндрической трубкой, заполненной жидкостью, и открытый конец которой прикреплен к внешней стороне мембраны.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that in a device containing a sealed cylindrical housing, one end of which contains the input of an optical fiber, and the other end contains a sensitive element in the form of a membrane, to the center of the inner side of which a Bragg grating is rigidly attached, recorded on optical fiber, according to the utility model, the sensitive element is additionally equipped with a blind cylindrical tube filled with liquid, and the open end of which is attached to the outer side of the membrane.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что диаметр герметичного цилиндрического корпуса составляет 38 мм.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the diameter of the sealed cylindrical body is 38 mm.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что глухая цилиндрическая трубка выполнена из нержавеющей стали.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the blind cylindrical tube is made of stainless steel.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что диаметр глухой цилиндрической трубки составляет 38 мм.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the diameter of the blind cylindrical tube is 38 mm.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что длина глухой цилиндрической трубки составляет 4000 мм.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the length of the blind cylindrical tube is 4000 mm.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что мембрана выполнена из нержавеющей стали или представляет собой металлическую пластину с нанесенным на нее антикоррозионным покрытием.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the membrane is made of stainless steel or is a metal plate coated with an anti-corrosion coating.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве жидкости используют тормозную жидкость DOT4.In addition, the required technical result is achieved by using DOT4 brake fluid as the fluid.
На чертеже представлен волоконно-оптический датчик давления совместно с элементами монтажа.The drawing shows a fiber optic pressure sensor together with mounting elements.
Волоконно-оптический датчик давления содержит герметичный цилиндрический корпус 1, один конец которого содержит ввод 2 оптического кабеля 3 со световодом 4, а другой конец содержит чувствительный элемент 5 в виде мембраны 6, к центру внутренней стороны которой жестко прикреплена решетка Брэгга, записанная на оптическом световоде 4, причем, чувствительный элемент 5 дополнительно оснащен глухой цилиндрической трубкой 7, заполненной жидкостью 8, и открытый конец которой прикреплен к внешней стороне мембраны 6.The fiber-optic pressure sensor contains a sealed
Волоконно-оптический датчик давления содержит герметичный цилиндрический корпус 1, один конец которого содержит ввод 2 оптического кабеля 3 со световодом 4 с записанной решеткой Брэгга, а другой конец содержит чувствительный элемент 5, содержащий мембрану 6, к внутренней стороне которой жестко прикреплен конец оптического световода 4, который закреплен вдоль оси цилиндрического корпуса 1.The fiber-optic pressure sensor contains a sealed
Чувствительный элемент 5 дополнительно оснащен глухой цилиндрической трубкой 7, заполненной жидкостью 8, и открытый конец которой прикреплен к внешней стороне мембраны 6. В качестве жидкости, в частном случае может быть использована тормозная жидкость, например, DOT4. Могут быть использованы также гелеобразные или желеобразные жидкости.The
При этом, цилиндрический корпус 1 соединен с мембраной 6 и глухой цилиндрической трубкой 7 накидной гайкой 9 с использованием уплотнительных колец 10.At the same time, the
В частном случае выполнения устройства диаметр герметичного цилиндрического корпуса составляет 38 мм, мембрана может быть выполнена из нержавеющей стали, глухая цилиндрическая трубка выполнена из нержавеющей стали и иметь длину 4000 мм, в качестве жидкости может быть использована тормозная жидкость DOT4.In a particular case of the device, the diameter of the sealed cylindrical body is 38 mm, the membrane can be made of stainless steel, the blind cylindrical tube is made of stainless steel and has a length of 4000 mm, DOT4 brake fluid can be used as a fluid.
Используется волоконно-оптический датчик давления следующим образом.A fiber optic pressure sensor is used as follows.
Колесные пары проезжающего по дорожному полотну автомобильного транспортного средства в зависимости от веса этого транспортного средства создают давление на дорожное полотно или непосредственно на сам датчик - на глухую цилиндрическую трубку 7, уложенную на жесткое основание в дорожном полотне. Воспринимаемое давление передается через объем жидкости 8 на мембрану 6 с твердо закрепленной на ней жестко концом оптического световода 4 с оптической решеткой Брэгга. Решетка Брэгга обладает чувствительностью к микро-деформациям, чтобы воспринять минимальные деформации мембраны из-за изменения объема стального корпуса датчика в пределах упругой деформации стали. Таким образом, стальной корпус датчика и мембрана не подвергаются пластической деформации, оставаясь в пределах упругих микро-деформаций и обеспечивая при этом достаточную чувствительность датчика. Величина совместной деформации мембраны и оптического световода 4 с оптической решеткой Брэгга непосредственно связаны с величиной давления и, соответственно, веса транспортного средства. Деформация световода 4 с оптической решеткой Брэгга приводит к изменению спектра, прошедшего через нее когерентного светового излучения, которое доставляется к ней через ввод 2 оптического кабеля 3 со световодом 4 с записанной решеткой Брэгга.The wheel pairs of an automobile vehicle passing along the roadway, depending on the weight of this vehicle, create pressure on the roadway or directly on the sensor itself - on a blind
Совместная деформация мембраны и решетки Брэгга приводит к однозначному изменению длины волны пикового поглощения прошедшего через нее лазерного излучения. Однозначная связь веса транспортного средства и длины волны пикового поглощения решеткой Брэгга устанавливается на основании практически полученной калибровочной зависимости.Joint deformation of the membrane and the Bragg grating leads to an unambiguous change in the peak absorption wavelength of the laser radiation transmitted through it. An unambiguous relationship between the weight of the vehicle and the wavelength of peak absorption by the Bragg grating is established on the basis of a practically obtained calibration dependence.
Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении точности измерений и расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для измерений веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну. В частности, глухая цилиндрическая трубка 7 может иметь изгиб под любым углом относительно оси герметичного цилиндрического корпуса 1, что, практически, не повлияет на точность измерений, поскольку не изменяет направление давления жидкости на мембрану.Thus, the proposed technical solution achieves the required technical result, which is to increase the accuracy of measurements and expand the arsenal of technical means that can be used to measure the weight of vehicles directly when they move along the roadway. In particular, the blind
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU214775U1 true RU214775U1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221164U1 (en) * | 2023-08-25 | 2023-10-24 | Общество с ограниченной ответственностью "СтройПартнер" | FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6820489B2 (en) * | 1998-12-04 | 2004-11-23 | Weatherford/Lamb, Inc. | Optical differential pressure sensor |
| RU135119U1 (en) * | 2013-09-02 | 2013-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | FIBER OPTICAL DEFORMATION CONVERTER |
| RU2522791C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | Fibre-optic end transducer (versions) |
| RU162890U1 (en) * | 2016-01-11 | 2016-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | FIBER OPTICAL DYNAMIC PRESSURE SENSOR |
| CN106872094B (en) * | 2015-12-11 | 2020-12-01 | 辉固科技有限公司 | Pressure sensor and sensor system comprising one or more pressure sensors |
| US11172833B2 (en) * | 2012-05-25 | 2021-11-16 | Phyzhon Health Inc. | Optical fiber pressure sensor guidewire |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6820489B2 (en) * | 1998-12-04 | 2004-11-23 | Weatherford/Lamb, Inc. | Optical differential pressure sensor |
| US11172833B2 (en) * | 2012-05-25 | 2021-11-16 | Phyzhon Health Inc. | Optical fiber pressure sensor guidewire |
| RU2522791C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | Fibre-optic end transducer (versions) |
| RU135119U1 (en) * | 2013-09-02 | 2013-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | FIBER OPTICAL DEFORMATION CONVERTER |
| CN106872094B (en) * | 2015-12-11 | 2020-12-01 | 辉固科技有限公司 | Pressure sensor and sensor system comprising one or more pressure sensors |
| RU162890U1 (en) * | 2016-01-11 | 2016-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | FIBER OPTICAL DYNAMIC PRESSURE SENSOR |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221164U1 (en) * | 2023-08-25 | 2023-10-24 | Общество с ограниченной ответственностью "СтройПартнер" | FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101545817B (en) | Fiber grating osmotic pressure sensor with low measuring range | |
| EP3529419B1 (en) | Probe for determining soil properties | |
| US20130022308A1 (en) | Multi-point pressure sensor and uses thereof | |
| US11988539B2 (en) | Aircraft fluid gauging techniques using pressure measurements and optical sensors | |
| CN110617777B (en) | Marine fiber grating strain sensor system with integrated measurement and calibration | |
| US11473260B2 (en) | Effective stress cell for direct measurement of effective stress in saturated soil | |
| JP2017519221A (en) | Optical fiber sensor assembly | |
| RU214775U1 (en) | FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR | |
| WO2016205269A1 (en) | Fiber optic pressure apparatus, methods, and applications | |
| CN105823593A (en) | Fiber grating air pressure sensor | |
| US6014215A (en) | Self-referencing interferometric fiber optic sensor system having a transducer mechanism with a position reference reflector | |
| CN201348549Y (en) | Fiber grating pressure sensor | |
| CN108663158B (en) | Push-pull type optical fiber differential pressure sensor | |
| CN100507484C (en) | High performance fiber optic pressure sensor | |
| EP3096117A1 (en) | A temperature sensor | |
| RU221164U1 (en) | FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR | |
| CN220153773U (en) | High-sensitivity piston type fiber Bragg grating pressure sensor | |
| US10527502B2 (en) | Temperature sensor | |
| Paul et al. | Highly sensitive and temperature insensitive Fiber Bragg grating based liquid-level sensor | |
| CN208847390U (en) | Michelson White Light Interferometric Fiber Optic Hydraulic Sensor and Measurement System | |
| CN214149151U (en) | High-precision wide-range fiber grating displacement sensor | |
| Li et al. | A fibre bragg grating-based inclinometer system for ground movement measurement | |
| RU195693U1 (en) | Differential pressure sensor | |
| US3308655A (en) | Vehicle fuel consumption indicating instrument | |
| SU800739A1 (en) | Soil pressure sensor |