[其他]改进的光纤遥测传感器

说明书

本发明涉及光纤通讯和测量设备，特别是用来测量物理量的受光激励的振荡式谐振元件设备。

为了便于清楚地理解本发明，现给出某些词的定义。在此所用的“辐射能（radiant    energy）”包括波长在1000埃至100，000埃之间相干能和非相干能，尤其包括红外线、紫外线和可见光能量。这种辐射能可以被称为“稳定波（steady    wave）或“连续波（continuous    wave）（CW）”，以区别于载有信息的辐射能信号。“调制”在此为广义，而是指改变载波某些特征的过程，使它随另一信号的瞬时值而同步变化，特别是幅值调制。这里反谓的“稳定”辐射能是指基本上具有恒定强度的辐射能;即强度无短暂变化且具有基本不变的谱分布。关于载有信息的光信号，术语“断续”和“间续”用于说明调制光和产生调制的装置。“流体（fluid）”包括气体或液体。术语“镀银的”在这里一般用来说明金属反射面层，或其等同物。“半镀银的”用来说明具有透射和反射特征的膜层，而且透射与反射的比例可能一个高于另一个。术语“力”是用来描述任何能够移动物体或改变其运动的物理量或现象，特别是包括压力及任何能够转换成压力的参量或现象。“马达”用它的广义，即指能移动物体的一个设备。术语“转换器”用来描述一个将能量从一种形式转换成另一种形式的装置，本文所用的“光电转换器”和“电光转换器”等术语专指用于将辐射能变为电能和电能变为辐射能的一类装置。“悬臂梁”指的是一类机械的或其它传感器，其中梁元件的一端固定，梁之件可以谐振。这样悬臂梁元件可以是空心的，此时被称为“谐振空心梁”元件或结构。

由于光纤通讯的优点和工业过程控制已广为人所了解，所以日益强调的重点放到了各种简单、经济、可靠的传输方法上，以便将低辐射能经光纤送至传感器一方，进行所需的测量，并经光纤通道将所测信息回送到控制和检测站。需要利用少数低光能的光通道以及精确地、可靠地传送测量信息的一些方法，以便将所得的测量信息利用光纤信号进行精确地传输，这就是过程控制系统设计者所面对的许多问题中的一项。

众所周知，拉紧线的谐振频率是线上张力的函数。而且力测量仪可以利用这一关系，使线受一加于其上的未知力拉紧而振动，测量其振动频率，如美国专利第4，329，775号所述。类似地，如果对振动的空心梁结构内部施加变化的压力，其谐振频率就随压力的变化而变化。在光纤技术领域中，已知对在两成一直线的光纤元件间的光通道进行周期性地部分阻断的振动元件将“断续”地让光通过第二个光纤元件。

也已知道，能够将一束稳定光导入第一光纤元件，进行调制（例如，声调制），再通过第二光纤元件使其返回到邻近于其光源的一点上（美国专利第4，345，482号和4，275，295号）。最近有这样说法：可以沿第一光纤元件发送脉冲光束驱动一条振动线元件，沿第二光纤元件将一束稳定光送到对该稳定光由振动进行调制的地方，将被调制的光沿第三光纤元件通道反射回去，便可测得振动频率。然后便可测得调制频率。改变振动线上的拉力，可使返回的光能随线上的拉力而有规律地变化〔见琼斯（Jones，B.E.）和菲利普（G.S.Phip）“用光纤连接的测力振荡线传感器”一文，文件号05.1，传感器和其应用，UM    IST曼彻斯特（英）1983年9月20-22（“A    Vibrating    Wire    Sensor    with    Optical    Fibre    Links    for    Force    Measurement”，Paper    No.05.1，Sensor    and    their    Applications，UM    IST    Manchester（UK）20-22September    1983。）〕