DE3211828A1

DE3211828A1 - Druckmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3211828A1
Application number: DE19823211828
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 2359 Henstedt-Ulzburg Meyer; Reiner Dr. 2085 Quickborn Orlowski
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1983-10-13

Description

"Druckmeßeinrichtung"
Die Erfinduny bezieht sich auf eine Druckmeßeinrichtung unter Verwendung einer Druckmeßdose mit faseroptischen Drucksensoren, bei denen eine Lichtleitfaser durch einen Sensor mechanisch derart deformiert bzw. auf kurzem Radius wiederholt derart gekrümmt wird, daß das an einem Ende in die Faser eingespeiste Licht an den Deformationen gestreut und damit der am anderen Ende austretende Lichtstrom entsprechend geschwächt wird.
Faseroptische Drucksensoren sind aus der Zeitschrift Acoustical Society of America", Vol. 67, Nr. 3, März 1980, Seite 816 bekannt. Bei diesen Sensoren wird Licht in eine Lichtleitfaser eingekoppelt, die zwischen den geriffelten Flächen zweier relativ zueinander beweglicher Platten liegt und durch den auf die Platten wirkenden Druck schlangenförinnig gekrümmt wird. An den dadurch entstehenden Krümmungen der Lichtleitfaser wird ein Teil des in die Lichtleitfaser eingekoppelten Lichtes gestreut, so daß mit zunehmendem Druck die von einem mit der Lichtleitfaser optisch gekoppelten Detektor gemessene Lichtleistung abnimmt. Mit dieser Anordnung lassen sich Druckdifferenzen von Gasen oder Flüssigkeiten nicht fressen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine faseroptische Druckmeßeinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe zwei unterschiedliche Drücke explosiver Gase oder Flüssigkeiten gleichzeitig gemessen werden können, um mit Hilfe einer Auswerteschaltung beispielsweise aus der Differenz der beiden Drücke den Durchfluß zu berechnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Licht in die Lichtleitfasern zweier faseroptischer Sensoren mit einem gemeinsamen Grundkörper und zwei gegenüber dem Grundkörper beweglichen, vorzugsweise rneinbranartigen Sensorflächen von einer gemeinsaflen Lichtquelle eingespeist und der austretede Lichtstroln durch zwei Detektoren erfaßt wird.
Da die faseroptischen Drucksensoren frei von elektrischen Potentialen sind, läßt sich die Meßeinrichtung auch in Bereichen explosiver Flüssigkeiten oder Gase ohne Gefahr einsetzen.
Anhand einer schematischen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und seine Wirkungsweise erläutert.
Die im Schnitt dargestellte Druckmeßeinrichtung besteht aus einem Gefäß 1, dessen Innenraum durch den faseroptischen Sensor 2 unterteilt ist. Die beiden Raumhälften 3 und 4 sind mit je einer Öffnung 5 und 6 versehen. Die Offnungen 5 und 6 sind derart ausgebildet, daß Gas bzw. Flüssigkeitsleitungen an den Öffnungen 5 und 6 anschließbar sind. Der faseroptische Sensor 2 besteht aus einem Grundkörper 7, der mit einem stegartigen Teil zwei Aussparungen 8 und 9 bildet. Der Grundkörper 7 kann aus Metall, aber auch aus Glas oder aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein. Der Grundkörper 7 hat im Bereich des Steges eine wellenförmige Kontur 10, 10', die auch einen dreieckigen Querschnitt haben kann.
Die Konturen 10, 10' können in den Steg des Grundkörpers 7 eingefräst bzw. eingebohrt sein, sie können aber auch auf die Oberfläche des Grundkörpers 7 aufgebracht sein. Die Aussparungen 8 und 9 sind mit elastischen Membranen 11 und 12 abgedeckt, die auf dem Grundkörper 7 beispielsweise aufgeklebt sind. Die dem Grundkörper 7 zugewandten Oberflächen der Membranen 11 und 12 sind mit Konturen 13, 13' versehen, die die gleiche Größe und Form wie die Konturen 10, 10' haben, und gegenüber diesen derart versetzt angeordnet sind, daß sie teilweise ineinandergreifen und Kanäle 14 und 15 bilden. Der Grundkörper 7 hat Durchlässe 16 für die in die Kanäle 14 und 15 eingelegten Lichtleitfasern 20 bzw. 21. An einem Ende sind die Lichtleitfasern 20 und 21 mit einem als Leuchtdiode ausgebildeten Lichtsender 22 optisch gekoppelt, und am anderen Ende sind die Lichtleitfasern 20 und 21 mit je einem als Fotodiode ausgebildeten Lichtempfänger 23 bzw. 24 optisch gekoppelt. Die Lichtempfänger 23 und 24 sind über je einen Verstärker 25 bzw. 26 mit einer Auswerteschaltung 27 elektrisch verbunden, die zum Beispiel als Differenzverstärker ausgebildet ist.
Wenn auf die Membranen 11 und 12 kein Druck ausgeübt wird, liegen die Lichtleitfasern 20 und 21 in den Kanälen 14 bis 19 in gestreckter Form. Wird auf die Membrane 11 ein Druck ausgeübt, dannn wird sie in Richtung des Grundkörpers 7 ausgelenkt. Die versetzt angeordneten Spitzen der Konturen 10 und 13 krümmen die Lichtleitfaser 20. Ein Teil des von Lichtsender 22 in die Lichtleitfaser 20 eingekoppelten Lichtes strahlt an den Krümmungen ab. In den Lichtempfänger 23 wird um so weniger Licht eingekoppelt, je weiter die in Richtung des Grundkörpers 7 auslenkende Membrane 11 die Lichtleitfaser 20 deformiert. Das'Ausgangssignal der Auswerteschaltung 27 entspricht dem Druck an der Öffnung 5.
Stehen beide Offnungen 5 und 6 unter Druck, dann werden die Membranen 11 und 12 in Richtung des Grundkörpers 7 ausgelenkt, und es verringern sich beide von den Verstärkern 25 und 26 an die Auswerteschaltung 27 gelieferten Spannungen.
Sind die Drücke gleich, verändern sich auch die von den Verstärkern 25 und 26 an die Auswerteschaltung 27 gelieferten Spannungen in gleicher Weise, und die Differenz der Ausgangsgröße zur Auswerteschaltung 27 ist Null. Bei Druckunterschied werden von den Lichtleitfasern 20 und 21 unter- schiedliche Lichtmengen auf die Lichtempfänger 23 und 24 gestrahlt. Die Verstärker 25 und 26 liefern unterschiedliche Spannungswerte an die Auswerteschaltung 27, die ein Maß für die Druckdifferenz in den Räumen 3 und 4 sind.
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Claims

PATENTANSPRUCd: Druckmeßeinrichtung unter Verwendung einer Druckmeßdose mit faseroptischen Drucksensoren, bei denen eine Lichtleitfaser durch einen Sensor mechanisch derart deformiert bzw. auf kurzem Radius wiederholt derart gekrümmt wird, daß das an einem Ende in die Faser eingespeiste Licht an den Deformationen gestreut und damit der am anderen Ende austretende Lichtstrom entsprechend geschwächt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Licht in die Lichtleitfasern (20, 21) zweier faseroptischer Sensoren mit einem gemeinsamen Grundkörper (7) und zwei gegenüber dem Grundkörper (7) beweglichen, vorzugsweise membranartigen Sensorflächen (11, 12) von einer gemeinsamen Lichtquelle (22) eingespeist und der austretende Lichtstrom durch zwei Detektoren (23, 24) erfaßt wird.