196259. lajstromszámú szabadalom • Optoelektromechanikai mérőátalakító
1 196 259 2 A találmány tárgya olyan optoelcktronikai méróátaiakító, amely fényforráshoz csatolt optikai szálat és kiértékelő egységhez csatolt vevő optikai szálat tartalmaz és elmozdulást, illetve méretváltozást létrehozó fizikai mennyiségek, különösen nyomás, erő, hőmérséklet vagy relatív légnedvesség méréssére alkalmas. A különböző fizikai mennyiségek mérésére szolgáló berendezések egy csoportjának jelllemző tulajdonsága, hogy a mérendő fizikai mennyiség a mérőberendezés érzékelő elemének deformálását okozza. A deformáció mérése lehetőséget szolgáltat arra, hogy az adott fizikai mennyiség változására jellemző adatot nyerjenek. A deformáció mérésére ismeretes félvezető elemek alkalmazása. Ezeknél hátrányos a hőmérsékletfüggés, ami körülményes és költséges kompenzálási eljárásokat tesz szükségessé, de még ezek sem biztosítják minden esetben a kívánt eredményt. Számos félvezető alapanyag erősen érzékeny a környezeti hatásokkal szemben. Ilyen elven működő, piezprezisztfv érzékelő elemet alkalmazó megoldást ismertet például a 4865971 lajstromszámú US szabadalmi leírás. Ismeretes optikai szál alkalmazása is mérőátalakítóban. Ilyen megoldásokat ismertet például a 4 223 226 sz. US és a 1504 331,2 051351,2 057 677, 2101302 sz. GB szabadalmi leírás. Ebben azesetben a deformált elemhez optikai szálat erősítenek és ennek kimenetéhez megfelelő optikai eszközök segítségével másik optikai szálat csatolnak, az egyik optikai szál az adó, a másik a vevő szerepét játsza. Az adóhoz fényforrásba vevőhöz fotodiódás vagy más fényérzékeny elemmel ellátott kiértékelő egység csatlakozik. A működés lényege a fényintenzitás változásának követése. Az ismeri optoelektromechanikai mérőberendezésekben az adó optikai szál és a vevő optikai szál egymástól eltérő szerkeztet! elemekre kerülnek, ezért a felerősítés igen nagy gondosságot igényel. A két szál között általában prizmás kapcsolatot teremtenek, ami szintén pontos beépítést igényel. Ebben az esetben a prizmára az adó optikai szállal és a vevő optikai szállal szemben egy-egy lencsét ragasztanak, amely az optikai szálból jövő, ill. az oda továbbítandó fényt fókuszálja. Ennek a megoldásnak a hiányossága egyrészt a beépítéskor igényelt nagy pontosság, másrészt a prizma és más optikai elemek könnyű elpiszkolódása, ami az átvitt fényteljesítmény csökkenésében jelentkezik és önmagában Véve is bizonytalanná teszi a mérést. A találmány célja egy olyan optoclektromcchanikai mérőátalakító kialakítása, amelynél az említett hiányosságok nem jelentkeznek, tehát amely széles hőmérséklet-tartományban, nedves, sót agresszív közegben is alkalmazható és amely érzéketlen a radioaktív sugárzásra és az elektromos zavarokra. A találmány alapja az a felismerés, hogy az adó és a vevő optikai szálat ugyanazon, adott esetben a mérendő fizikai mennyiség hatására deformálódó elemen kel! elhelyezni. Ezt az elemet zárt burkolatban elhelyezve a környezet szennyező és zavaró hatása egyaránt kiküszöbölhető. A találmány célját a legáltalánosabb értelemben egy olyan optoelektronikai mérőátalakító kialakításával étjük el, amelynél az adó optikai szál és a vevő optikai szál egy rugalmas anyagból kialakított közös hordozón, egymással szemben, egymástól térközzel elválasztva van rögzítve; a fényforráson egy megszakítás nélküli referencia optikai szál vagy a vevő optikai szál alatt a vevő optikai szállal a térköznél egyesített, különbségi fényintenzitást továbbító második vevő optikai szál van elrendezve, és a kiértékelő egység elé egy, a vevő optikai szálból kilépő fény intenzitásával arányos jelet szolgáltató fényérzékelő elem és egy további, a fényforrás fényét közvetlenül továbbító referencia optikai szálból vagy egy különbségi fényintenzitást továbbító második vevó optikai szálból kilépő fény intenzitásával arányos jelet szolgáltató fényérzékelő elem van kapcsolva, továbbá az adó optikai szál és a vevó optikai szál vagy a különbségi fényintenzitást továbbító második vevő optikai szállal egyesített vevő optikai szál szabad véget adott esetben optikai rtídhoz vannak csatlakoztatva. A találmány elé kitűzött cél megvalósítható egy olyan optoelektromechanikus mérőátalakítóval is, amelynél az adó optikai szál és a vevő optikai szál az elózó megoldáshoz hasonlóan egy rugalmas anyagból kialakított közös hordozón, egymással sze mben, egymástól térközzel elválasztva van rögzítse; a kiértékelő egység elé egy, az optikai szálakon átjutó fény intenzitásával arányos jelet szolgáltató fényérzékelő elem és egy további, a fényforrás fényének intenzitásával arányos jelet szolgáltató elem van kapcsolva, továbbá az adó optikai szál és a vevó optikai szál részben egyesített optikai szálként van kialakítva, amelynek egyesített vége a fényforrás előtt a fény útjában van elhelyezve; az egyesített optikai szál és a fényforrás közé, a fény útjával 45°-os szögben féligáteresztő tükör van beiktatva, a fényforrásból és az optikai szálból érkező fényerőt érzékelő fotódiódák pedig a féligáteresztő tükör által visszavert fény útjába, az egyesített optikai szálra merőlegesen vannak elhelyezve, továbbá az adó optikai szál és a vevó optikai szál térköz felöli végei adott esetben optikai rúdhoz vannak csatlakoztatva. A találmány szerinti méróátalakító mindkét fó megvalósítási formája kialakítható előnyösen úgy is, hogy a rugalmas hordozó egy rugalmas rúdként van kialakítva, amelynek egyik vége a merev burkolatban van rögzítve, a másik végére pedig egy mérőtömeg van erősítve, miáltal erőhatások (pl. gyorsulás) mérése Is lehetővé válik. Hőmérséklet mérésére is alkalmas kiviteli alakhoz jutunk, ha a rugalmas hordozó fémből van kialakítva és egy eltérő hótágulási tényezőjű második fémlappal bimetált alkotó módon van összekapcsolva. Egy további előnyös kiviteli alaknál a rugalmas hordozó felett egy légnedvesség hatására vetemedő réteg van rögzítve és így relatív légnedvesség mérése is biztosítható. Különösen előnyős a találmány szerinti méróátalakító olyan kiviteli alakja, amelynél az adó optikai szál és a vevó optikai szál szálhengerlencsé-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 1
