Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы




НазваниеВолоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы
Дата13.12.2012
Размер28.5 Kb.
ТипДокументы
А.А. КАМЕНЩИКОВ, А.В. ШЕЛЯКОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕРМОДАТЧИК НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ


Работа посвящена разработке порогового термодатчика с использованием материалов, обладающих эффектом памяти формы, и оптического волокна. Описана конструкция устройства и приведены некоторые его характеристики. Показано, что разработанный термодатчик обладает рядом преимуществ по сравнению с известными аналогами.


Основным преимуществом волоконно-оптических термодатчиков является защищенность от радио- и электромагнитных помех. При помощи в/о датчиков c волокном в качестве линии передачи можно измерять температуру, используя различные физические эффекты: изменение коэффициента поглощения света полупроводника, флюоресценции, теплового излучения [1]. При решении целого ряда технических задач возникает необходимость использования порогового термодатчика, который срабатывает при достижении определенной температуры и сохраняет это состояние при последующих изменениях температуры. В этом случае представляется актуальным использование сплавов с эффектом памяти формы (ЭПФ), элементы из которых способны заданным образом изменять свою форму в зависимости от температуры [2] и при этом модулировать оптический сигнал [3]. Важной особенностью сплавов с ЭПФ является возможность варьирования температуры срабатывания в широком диапазоне (от –1000С до 3000С) за счет изменения композиции сплава.

В данной работе разработан термодатчик на основе быстрозакаленного сплава TiNiCu с ЭПФ, имеющий три порога срабатывания - 500С, 1000С и 1500С. Указанные температуры обеспечиваются за счет легирования сплава Fe, Zr и Hf, соответственно. При достижении каждой из температур в датчике происходит необратимое изменение, информация о котором передается через в/о канал.

Устройство включает в себя термочувствительный элемент (ЧЭ) и оптические волокна, передающие сигнал анализатору. ЧЭ (рис.1) состоит из основания, в котором расположены три в/о канала, прижимной накладки с тремя прижимными элементами в виде пружин и регулировочными винтами, трех элементов с ЭПФ и шторок с зеркальной поверхностью. Торцы оптических волокон выведены на грань основания, обращенную к прижимной накладке, и расположены на одной оси с пружинами и регулировочными винтами. Элементу с ЭПФ (рис.1б) в виде отрезка ленты толщиной 40 мкм задана память формы в виде кольца диаметром 3 мм. На рис.1в показано расположение элемента с ЭПФ и шторки в одном из каналов контроля температуры при температуре ниже соответствующего порога срабатывания. Элемент с ЭПФ деформирован таким образом, что имеет форму эллипса, при этом шторка перекрывает торец оптического волокна и удерживается регулировочным винтом. Излучение, прошедшее через волокно, отражается от зеркальной поверхности шторки, вводится назад в волокно и попадает в анализатор, сигнал на выходе которого преобразуется в электрическое напряжение. При достижении пороговой температуры элемент с ЭПФ вспоминает форму кольца и, развивая при этом значительное механическое усилие, выдергивает шторку. В результате излучение не возвращается в волокно, что приводит к снижению сигнала на выходе устройства.

Типичная зависимость сигнала на выходе устройства от температуры показана на рис.2. Показано, что температурный разброс порога срабатывания термодатчика не превышает 5%. Некоторая нестабильность выходного сигнала скорее всего связана с несовершенством оптических элементов анализатора, в частности, источника излучения или в/о ответвителя.

Разработанный термодатчик на основе сплавов с ЭПФ может эффективно использоваться в качестве пассивного порогового устройства контроля температуры. При этом он обладает следующими преимуществами: высокое быстродействие и надежность, стойкость к коррозии, небольшой размер и простота термочувствительной части, широкий диапазон настройки температуры срабатывания.


Список литературы

1. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики, Л., Энергоатомиздат, 1990, с.145.

2. Ооцука К. и др. Сплавы с эффектом памяти формы, М., Металлургия, 1990, 221 с.

3. Shelyakov A.V., Antonov V.A., Bykovsky Yu.A., Matveeva N.M. Optical devices based on shape memory effect for signal processing, Proc. of SMST-94, MIAS, Monterey, CA (USA), 1995, pp.335-340.

Похожие:

Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы icon12. 10-14. 10 Первая сессия «Общие вопросы торакальной хирургии» Президиум: Макаров А. В., Перельман М. И., Яблонский П. К., Паршин В. Д
...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconПояснительная записка 96 страниц, 10 таблиц, 27 рисунков, 17 источников
Восп – волоконно – оптическая система передачи, ок – оптический кабель, ов – оптическое волокно, дисперсия, затухание, элементарный...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconВопросы для самостоятельного изучения раздел 1
Классификация технологических процессов. Общее представление о структуре и строении металлов и сплавов. Механические и технологические...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы icon-
Восток и(или) запад" оптический обман мифологии пространства или географические "места памяти"?
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconApplication Note Анализ алюминия и сплавов на его основе с помощью оптического эмиссионного спектрометра pda-7000
Ектропроводность, хорошая коррозионноустойчивость, немагнитные свойства и в некоторых случаях химическая стойкость являются причинами...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconГармония бытия социальной памяти: литургия
Позиции ведущих европейских философов и теологов позволяют сделать вывод о востребованности исследования литургии как формы социальной...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы icon1. Общие представления о памяти. Круг явлений памяти. Патологии памяти
Ассоциативная теория памяти. Виды ассоциации и законы их образования, критика ассоцианизма
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconОценка защищённости практической квантово-криптографической системы на основе волоконно-оптических линий связи от несанкционированного доступа
Тема: Оценка защищённости практической квантово-криптографической системы на основе волоконно-оптических линий связи от несанкционированного...
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconКонспект урока по химии в 9 классе по теме: «Сплавы»
Познакомиться со свойствами сплавов в зависимости от кристаллической решетки металлов и сплавов
Волоконно-оптический термодатчик на основе сплавов с эффектом памяти формы iconЛекционный курс в 6-7 семестрах для специальности 510200 Лекция 2
Мультипроцессорная обработка. Расслоение памяти. Регистр перемещения. Прерывания и опрос состояний. Буферизация. Защита памяти. Периферийные...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница