RU2388026C2 - Method of making signalling devices - Google Patents
Method of making signalling devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388026C2 RU2388026C2 RU2008112358/28A RU2008112358A RU2388026C2 RU 2388026 C2 RU2388026 C2 RU 2388026C2 RU 2008112358/28 A RU2008112358/28 A RU 2008112358/28A RU 2008112358 A RU2008112358 A RU 2008112358A RU 2388026 C2 RU2388026 C2 RU 2388026C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- glass
- fiber
- optical guide
- making
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области изготовления устройств тревожной сигнализации и приспособлений для индикации превышения заданных пределов деформации поверхности контролируемых объектов и может быть применено при производстве устройств охранной и тревожной сигнализации для обнаружения деформации поверхности резервуаров, котлов, трубопроводов, корпусов, оболочек, опор, балок, плит перекрытий, стен, пилонов, карнизов, стоек, упоров, навесов и других элементов несущих конструкций различных строительных, теплоэнергетических и т.п. объектов при воздействии на них как внешних, так и внутренних сил, а также для предотвращения кражи со взломом стенок и перегородок шкафов, ящиков, сейфов, кузовов, дверей и других охраняемых объектов при механическом на них воздействии.The present invention relates to the field of manufacturing alarm devices and devices for indicating the excess of predetermined surface deformation limits of controlled objects and can be used in the manufacture of security and alarm devices for detecting surface deformation of tanks, boilers, pipelines, cases, shells, supports, beams, plates ceilings, walls, pylons, cornices, racks, stops, awnings and other elements of the supporting structures of various building, heat and power x, etc. objects when exposed to both external and internal forces, as well as to prevent theft from breaking into the walls and partitions of cabinets, drawers, safes, bodies, doors and other protected objects when they are mechanically exposed.
Известен способ изготовления фотоэлектрических устройств охранной сигнализации [1], срабатывающих при прерывании светового потока в пределах границы контролируемого участка и содержащих оптически связанные между собой, закрепленные на двух отдельных стойках излучатели света и фотоприемники, включающий их изготовление и монтаж стоек жестко на поверхности объекта. При деформации поверхности объекта происходит отклонение стоек от нормального положения, в результате чего лучи света от излучателей не попадают на светочувствительные элементы фотоприемников, что вызывает срабатывание сигнального устройства.A known method of manufacturing photovoltaic alarm devices [1], triggered by interruption of the light flux within the boundaries of the controlled area and containing optically coupled to each other, mounted on two separate racks light emitters and photodetectors, including their manufacture and installation of racks rigidly on the surface of the object. When the surface of the object is deformed, the racks deviate from the normal position, as a result of which the light rays from the emitters do not fall on the photosensitive elements of the photodetectors, which causes the alarm device to trigger.
Изготовленные для реализации данного способа устройств не обладают высокой надежностью функционирования при использовании их для индикации деформации поверхности контролируемых объектов, так как имеется возможность ложного срабатывания устройств при появлении внешней преграды (пыль, туман, дым, упавшие предметы и пр.) на пути световых лучей, или, напротив, низкая надежность функционирования устройств проявляется при наружном (случайном или умышленном) ослеплении фотоприемников боковым ярким светом.Devices made to implement this method do not have high reliability when used to indicate the deformation of the surface of controlled objects, since there is the possibility of false triggering of devices when an external obstacle (dust, fog, smoke, fallen objects, etc.) appears in the path of light rays, or, conversely, the low reliability of the functioning of the devices is manifested when the external (accidental or intentional) glare of the photodetectors with lateral bright light.
Кроме того, известен способ изготовления оптических датчиков сигнализации [2], срабатывающих из-за прерывания светового потока в пределах границы контролируемого участка объекта и содержащих оптически связанные между собой излучатель (источник света) и фотоприемник (фоторезистор), между которыми в оптическом канале находится жестко закрепленная на контролируемой поверхности (на биметаллической пластине) шторка. При деформации поверхности объекта (при изгибе пластины внутренними силами из-за повышения температуры окружающей среды) шторка перекрывает световой поток в оптическом канале между излучателем и фотоприемником, в результате чего происходит срабатывание сигнального устройства.In addition, there is a known method of manufacturing optical signaling sensors [2], triggered due to interruption of the light flux within the boundaries of the controlled area of the object and containing optically coupled emitter (light source) and photodetector (photoresistor), between which is located in the optical channel rigidly fixed on a controlled surface (on a bimetallic plate) curtain. When the surface of the object is deformed (when the plate is bent by internal forces due to an increase in the ambient temperature), the shutter blocks the light flux in the optical channel between the emitter and the photodetector, as a result of which the signal device is triggered.
При производстве сигнальных устройств по данному способу излучатель, фотоприемник и шторку монтируют на объекте, причем шторка монтируется на контролируемой поверхности жестко, а излучатель и фотоприемник не имеют жесткой связи с контролируемой поверхностью и должны оставаться неподвижными при деформации поверхности объекта.In the production of signaling devices according to this method, the emitter, photodetector and curtain are mounted on the object, and the curtain is mounted rigidly on the controlled surface, and the emitter and photodetector are not rigidly connected to the controlled surface and must remain stationary when the surface of the object is deformed.
Изготовленные по данному способу устройства также не обладают высокой надежностью функционирования при использовании их для индикации деформации поверхности контролируемых объектов, так как срабатывание устройств сигнализации происходит лишь при деформации контролируемой поверхности, вызывающей смещение шторки в сторону оси оптического канала. Кроме того, подобные устройства нечувствительны к малым деформациям, так как для срабатывания сигнального устройства величина линейного смещения шторки в результате деформации поверхности должна быть столь значительной, чтобы привести к полному перекрытию шторкой оптического канала.The devices manufactured by this method also do not have high operational reliability when used to indicate the surface deformation of controlled objects, since the alarm devices are triggered only when the controlled surface deforms, causing the curtain to shift toward the axis of the optical channel. In addition, such devices are insensitive to small deformations, since for the triggering of the signal device, the linear displacement of the curtain as a result of surface deformation should be so large as to lead to complete shuttering of the optical channel by the curtain.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления устройств для измерения деформации [3], которые содержат излучатель (источник монохроматического света) и фотоприемник (объектив), оптически связанные между собой двумя световодами. При производстве сигнальных устройств по данному способу изготавливают излучатель, фотоприемник и два световода, которые затем монтируют на контролируемом объекте, причем один из световодов жестко связывают с контролируемым объектом (образцом исследуемого материала).Closest to the technical nature of the proposed is a method of manufacturing a device for measuring strain [3], which contain an emitter (a source of monochromatic light) and a photodetector (lens), optically coupled by two fibers. In the production of signaling devices using this method, an emitter, a photodetector and two optical fibers are manufactured, which are then mounted on a controlled object, one of the optical fibers being rigidly connected to the controlled object (sample of the material under study).
Изготовленные по данному способу устройства не обладают высокой надежностью функционирования при использовании их для индикации деформации поверхности контролируемых объектов. Так, например, настройка измерительной схемы предполагает проведение точной юстировки устройства через подбор расположения световодов около объектива с помощью микрометрических механизмов перемещения световодов (при этом высокоточные механизмы являются неотъемлемой частью измерительного устройства). Это необходимо для обеспечения прихода световых волн на объектив в противофазе. Подобная настройка требуется для установления разности хода лучей по световодам, равным нечетному числу полуволн монохроматического светового излучения (т.е. фактически необходимые взаимные смещения световодов осуществляются в пределах микрометра (одного микрона)). Столь малое и точное смещение световодов позволяет зафиксировать на нулевом значении исходную интенсивность общего светового потока, поступающего в объектив.Devices made by this method do not have high reliability when used to indicate the surface deformation of controlled objects. So, for example, setting up the measuring circuit involves accurate alignment of the device through the selection of the location of the optical fibers near the lens using micrometric mechanisms for moving the optical fibers (while high-precision mechanisms are an integral part of the measuring device). This is necessary to ensure the arrival of light waves on the lens in antiphase. Such a setup is required to establish the difference in the path of the rays along the optical fibers equal to the odd number of half-waves of monochromatic light radiation (i.e., actually the necessary mutual displacements of the optical fibers are carried out within a micrometer (one micron)). Such a small and accurate displacement of the optical fibers makes it possible to fix the initial intensity of the total light flux entering the lens at a zero value.
Однако известно [4], что сложные механизмы точной ручной настройки не характеризуются высокой надежностью функционирования в условиях различных внешних воздействий. Кроме того, изготовленные по данному способу устройства обеспечивают возможность выявления и измерения лишь продольной деформации, вызывающей удлинение световода, жестко закрепленного в материале, и практически не индицируют поперечную (изгибающую) деформацию поверхности объекта, не вызывающую удлинение световода. Все это характеризует низкую надежность срабатывания сигнальных устройств, изготовленных по известному способу.However, it is known [4] that the complex mechanisms of precise manual tuning are not characterized by high reliability of operation under various external influences. In addition, the devices manufactured by this method provide the ability to detect and measure only longitudinal deformation, which causes the elongation of the fiber rigidly fixed in the material, and practically does not indicate transverse (bending) deformation of the surface of the object, which does not cause the elongation of the fiber. All this characterizes the low reliability of the operation of signal devices manufactured by a known method.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности функционирования сигнальных устройств.The task of the invention is to increase the reliability of the operation of signaling devices.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления сигнальных устройств, срабатывающих из-за прерывания светового потока при деформации поверхности контролируемого объекта, включающем изготовление излучателя, оптически связанного через гибкий линейный световод с фотоприемником излучения, и их монтаж на поверхности контролируемого объекта, после изготовления гибкого стеклянного световода с полированными боковыми поверхностями на них наносят тонкий светоотражающий слой и подвергают стекло световода радиационному тонированию электромагнитным рентгеновским или гамма-излучением дозой до 10 кГр. Далее жестко закрепляют на поверхности контролируемого объекта световод и пропускают через него пучок остросфокусированного импульсного или непрерывного лазерного излучения с фокусным расстоянием, многократно превышающим длину световода, с длиной волны лазерного излучения, соответствующего диапазону прозрачности стекла, и энергией до 50 мДж в течение промежутка времени до 60 с, достаточного для образования в стекле световода узкого канала по всей длине световода, причем при формировании канала происходит восстановление прозрачности стекла вдоль оси распространения лазерного обрабатывающего излучения. Затем подключают к входу световода источник узконаправленного светового импульсного или непрерывного излучения низкой интенсивности под углом к продольной оси световода с длиной волны, соответствующей длине волны лазерного обрабатывающего излучения.The problem is solved in that in the method of manufacturing the signal devices triggered due to interruption of the light flux during deformation of the surface of the controlled object, including the manufacture of an emitter optically coupled through a flexible linear optical fiber with a photodetector of radiation, and their installation on the surface of the controlled object, after manufacturing a flexible a glass fiber with polished side surfaces, a thin reflective layer is applied to them and the glass of the fiber is exposed to radiation tinting Electromagnetic x-ray or gamma radiation dose of up to 10 kGy. Next, a fiber is rigidly fixed on the surface of the object being monitored and a beam of sharply focused pulsed or continuous laser radiation with a focal length many times greater than the fiber length is transmitted through it with a laser wavelength corresponding to the transparency range of the glass and an energy of up to 50 mJ for a period of time up to 60 c, sufficient for the formation of a narrow channel in the glass fiber along the entire length of the fiber, and during channel formation, transparency is restored glass along the axis of propagation of laser processing radiation. Then, a source of narrowly directed light pulsed or continuous radiation of low intensity is connected to the fiber input at an angle to the longitudinal axis of the fiber with a wavelength corresponding to the wavelength of the laser processing radiation.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - схема формирования отсвеченного (прозрачного) канала в радиационно-тонированном прямолинейном стеклянном световоде при лазерной обработке световода вдоль осевой линии (режим воздействия лазерного обрабатывающего излучения);figure 1 - diagram of the formation of the reflected (transparent) channel in the radiation-tinted straight glass fiber during laser processing of the fiber along the axial line (exposure mode of the laser processing radiation);
фиг.2 - схема срабатывания сигнального устройства при деформации (изгибе) контролируемой поверхности, вызывающей преломление сигнального луча на границе раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей стеклянного световода и, как следствие, приводящей к ускоренному затуханию светового сигнального луча в радиационно-тонированной части световода (режим пропускания сигнального излучения);figure 2 - response circuit of the signal device during deformation (bending) of the controlled surface, causing the signal beam to refract at the interface between the radiation-tinted and transparent regions of the glass fiber and, as a result, leading to accelerated attenuation of the light signal beam in the radiation-tinted part of the fiber ( signal transmission mode);
фиг.3 - схема преломления сигнального луча на границе раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей стеклянного световода (режим пропускания сигнального излучения);figure 3 - refraction diagram of the signal beam at the interface of the radiation-tinted and transparent regions of the glass fiber (transmission mode of signal radiation);
фиг.4 - схема формирования многократно изломленного отсвеченного (прозрачного) канала увеличенной протяженности в радиационно-тонированном стеклянном световоде с зеркальными боковыми поверхностями при его лазерной обработке (режим воздействия лазерного обрабатывающего излучения);4 is a diagram of the formation of a multiply kinked illuminated (transparent) channel of increased length in a radiation-tinted glass fiber with mirror side surfaces during its laser processing (exposure mode of the laser processing radiation);
фиг.5 - схема формирования отсвеченного (прозрачного) канала в радиационно-тонированном стеклянном световоде с зеркальными боковыми поверхностями, повторяющем форму поверхности контролируемого объекта (режим воздействия лазерного обрабатывающего излучения).5 is a diagram of the formation of the reflected (transparent) channel in a radiation-tinted glass fiber with mirrored side surfaces, repeating the shape of the surface of the controlled object (exposure mode of the laser processing radiation).
На чертежах обозначено: 1 - технологический лазер (источник лазерного обрабатывающего излучения); 2 - пучок лазерного обрабатывающего излучения; 3 - радиационно-тонированный (затемненный) стеклянный световод; 4 - отсвеченный (прозрачный) канал стеклянною световода; 5 - граница раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей стеклянного световода; 6 - поверхность контролируемого объекта; 7 - клей; 8 - излучатель (источник сигнального излучения); 9 - пучок сигнального излучения; 10 - затухающий луч сигнального излучения: 11 - фотоприемник сигнального излучения; 12 - усилитель сигнала фотоприемника; 13 - узел обработки сигнала усилителя и выдачи сигнала тревоги; 14 - угол ά падения сигнального излучения на границу раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей стеклянного световода; 15 - угол β преломления сигнального излучения на границе раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей стеклянного световода; 16 - светоотражающий (зеркальный) слой; 17 - продольная ось световода (нормаль к его торцевой поверхности); 18 - угол γ падения светового луча (лазерного обрабатывающего или сигнального излучения) на торцевую поверхность стеклянного световода; 19 - угол δ падения световою луча (лазерного обрабатывающего или сигнального излучения) на светоотражающую (зеркальную) боковую поверхность стеклянного световода; 20 - угол φ отражения светового луча (лазерного обрабатывающего или сигнального излучения) от зеркальной поверхности светоотражающего слоя; 21 - оптическая линия связи источника лазерного обрабатывающего или сигнального излучения с входом стеклянного световода (например, волоконно-оптическая линия связи).The drawings indicate: 1 - technological laser (laser processing radiation source); 2 - a beam of laser processing radiation; 3 - radiation-tinted (darkened) glass fiber; 4 - the reflected (transparent) channel of the glass fiber; 5 - the interface between the radiation-tinted and transparent regions of the glass fiber; 6 - surface of the controlled object; 7 - glue; 8 - emitter (signal radiation source); 9 - a beam of signal radiation; 10 - decaying beam of signal radiation: 11 - photodetector of signal radiation; 12 - signal amplifier of the photodetector; 13 - node signal processing amplifier and issuing an alarm; 14 - angle ά of incidence of signal radiation at the interface of the radiation-tinted and transparent regions of the glass fiber; 15 - angle β of refraction of signal radiation at the interface between the radiation-tinted and transparent regions of the glass fiber; 16 - reflective (mirror) layer; 17 - the longitudinal axis of the fiber (normal to its end surface); 18 - angle γ of incidence of the light beam (laser processing or signal radiation) on the end surface of the glass fiber; 19 - angle δ of incidence of the light beam (laser processing or signal radiation) on the reflective (mirror) side surface of the glass fiber; 20 - angle φ of reflection of the light beam (laser processing or signal radiation) from the mirror surface of the reflective layer; 21 is an optical communication line of a laser processing or signal radiation source with an input of a glass fiber (for example, a fiber optic communication line).
Порядок выполнения операций предлагаемого способа изготовления сигнальных устройств состоит в следующем (см. дополнительно фиг.1…фиг.5):The order of operations of the proposed method for the manufacture of signal devices is as follows (see additionally figure 1 ... figure 5):
1) Изготавливают излучатель 8, фотоприемник 11, усилигель 12, узел обработки и выдачи сигнала тревоги 13, а также стеклянный световод 3 (например, из боросиликатного стекла [5, с.12]) с полированными боковыми поверхностями, обладающий свойствами гибкости [5, с.24…25, рис.4].1) An
2) Наносят на боковые поверхности световода тонкий светоотражающий (зеркальный) слой 16, например металла по технологии тонких пленок толщиной не более 12 мкм [6, с.176].2) Apply a thin reflective (mirror)
3) Подвергают стекло световода радиационному тонированию электромагнитным рентгеновским или гамма-излучением дозой до 10 кГр [7, с.273; 8, с.37].3) The glass of the fiber is exposed to radiation tinting by electromagnetic x-ray or gamma radiation with a dose of up to 10 kGy [7, p.273; 8, p. 37].
При этом происходит потемнение стекла 3 (стекло приобретает золотисто-коричневый оттенок) и оптическая плотность (показатель преломления) радиационно-тонированного стекла 3 возрастает (например, до величины nтон = 1,52 по сравнению с показателем преломления прозрачною стекла nпр = 1,50) [7, с.273, с.279, рис.82, с.282, табл.248, табл.249, с.283, табл.252; 8, с.41; 9].In this case, the darkening of
4) Закрепляют (монтируют) световод жестко на заданном участке поверхности контролируемого объекта 6, например, с помощью специального клея 7. Возможны и иные способы жесткого крепления световода на контролируемой поверхности 6, например, механические.4) Fix (mount) the fiber rigidly on a given surface area of the controlled
5) Подключают к входу световода источник 1 остросфокусированного импульсного или непрерывного лазерного обрабатывающего излучения 2 (фокусное расстояние выходной линзы источника 1 должно многократно превышать длину световода 3).5) Connect to the input of the fiber a
Длина волны лазерного обрабатывающего излучения 2 должна быть менее 2,5 мкм, т.е. соответствовать диапазону прозрачности стекла (5, с.9, рис.1, с.10]. Например, быть равной: 1,06 мкм (твердотельный лазер - неодим в стекле); 0,53…0,55 мкм (активаторы - редкоземельные элементы):, 0,69 мкм (рубин); 0,85 мкм (полупроводниковый лазер) [10, с.27…28, с.160, табл.25; 11, с.39, табл.4]).The wavelength of the
Энергия обрабатывающего излучения до 50 мДж [110, с.305…313].The energy of the processing radiation is up to 50 mJ [110, p.305 ... 313].
Угол 18 падения лазерного обрабатывающего излучения на торцевую поверхность световода 3 (см. фиг.4) должен обеспечивать преломление луча под углом менее предельного [12, с.305].The
На фиг.1, 2 и 5 угол 18 (падения луча на торцевую поверхность стеклянного световода) γ=0, т.е. луч распространяется по нормали к торцевой поверхности.In figures 1, 2 and 5, the angle 18 (incidence of the beam on the end surface of the glass fiber) γ = 0, i.e. the beam propagates normal to the end surface.
6) Пропускают пучок 2 импульсного или непрерывного лазерного обрабатывающего излучения через стеклянный радиационно-тонированный световод 3 в течение промежутка времени до 60 с.6) A
Время лазерной обработки световода предопределяется длительностью образования в стекле узкого отсвеченного [7, с.373] канала 4 по всей длине световода 3. В результате лазерной обработки происходит восстановление прозрачности стекла [8, с.38; 12].The time of laser processing of the fiber is determined by the duration of the formation in the glass of a narrow, illuminated [7, p. 373]
При формировании отсвеченного канала 4 в радиационно-тонированном стеклянном световоде 3 (см. фиг.1) происходит восстановление прозрачности стекла вдоль оси распространения лазерного излучения 2. Диаметр формируемого прозрачного канала 4 предопределяется диаметром пучка лазерного обрабатывающего излучения 2 в соответствии с гауссовым законом распределения мощности излучения в сечении светового пучка, причем граница 5 раздела радиационно-тонированной 3 и прозрачной 4 областей световода имеет четко выраженный характер [8; 9].When forming the
7) Монтируют остальные части сигнального устройства на поверхности контролируемого объекта 6.7) Mount the remaining parts of the alarm device on the surface of the controlled
При этом подключают к входу световода 3, ранее закрепленного на поверхности контролируемого объекта 6 (см. п.4), источник 8 светового импульсного или непрерывного сигнального излучения 9 низкой интенсивности.When this is connected to the input of the
В качестве излучателя 8 применяют, например, малогабаритный полупроводниковый лазер (аналогичный, например, используемому в лазерных указках [10, с.318…320]) или источник на основе светоизлучающих диодов [13, с.10…15, табл.2.1]). Излучатель 8 подключают к входу световода 3 под тем же самым углом γ к продольной оси, что и при лазерной обработке (отсвечивании) стекла. При этом длина волны сигнального излучения 9 должна соответствовать длине волны лазерного обрабатывающего излучения 2, используемого (см. п.5 и п.6) для обработки (отсвечивания) стекла. К выходу световода подключают фотоприемник 11, связанный через усилитель 12 с узлом обработки и выдачи сигнала тревоги 13. Сигнал тревоги формируется в случае прерывания (исчезновения) светового потока сигнального излучения 9 в световоде 3.As the
Принцип срабатывания сигнального устройства, изготовленного по предлагаемому способу, состоит в следующем (см. фиг.2 и 3).The principle of operation of the signal device manufactured by the proposed method is as follows (see figure 2 and 3).
До момента изгиба контролируемой поверхности 6 сигнальное излучение 9 распространяется вдоль оси отсвеченного канала 4 прямолинейного световода 3 (см. фиг.1) от излучателя 8 до фотоприемника 11. Сигнал с выхода фотоприемника 11 через усилитель 12 поступает на вход узла обработки 13 и препятствует формированию на его выходе сигнала тревоги.Until the controlled
При деформации контролируемой поверхности 6 изгибается жестко связанный с ней световод 3 (см. фиг.2). В результате прямолинейно распространяющийся в стекле луч 9 (см. фиг.3) попадает на границу 5 раздела радиационно-тонированной и прозрачной областей изогнутого стеклянного световода под углом 14 ά и преломляется в точке падения под углом 15 β. Так как показатель преломления радиационно-тонированного стекла 3 (nтон = 1,52) превышает показатель преломления прозрачного стекла 4 (nпр = 1,50), то угол ά>β [12, с.305]. Следовательно, луч 10 отклоняется в точке преломления в направлении удаления от оптически прозрачного канала 4 (то есть отклоняется в толщу радиационно-тонированного стекла 3) независимо от фактического значения величины угла ά (от 0 до 90°). Это означает, что на границе раздела 5 ни при каких условиях не может проявиться эффект полного внутреннего отражения падающего луча 9 (указанный эффект мог бы привести, в случае своего проявления, к распространению сигнального излучения 10 внутри оптически прозрачного канала 4 практически без потерь на затухание [12, с.306]),When the controlled
При распространении пучка 10 в радиационно-тонированной (темной) части световода 3 снижается интенсивность электромагнитного оптического излучения, так как данная область световода характеризуется более высокой оптической плотностью [12, с.305, 352].When the
По этим причинам при изгибе световода 3 затухающее излучение 10 не достигает фотоприемника 11, что приводит к исчезновению запрещающего сигнала на выходе усилителя 12 и, как следствие, узел обработки 13 формирует сигнал тревоги.For these reasons, when the
Для повышения чувствительности сигнального устройства к малым деформациям контролируемой поверхности (то есть к таким деформациям, которые приводят к незначительному изгибу световода 3) необходимо увеличивать длину оптически прозрачного канала 4, так как величина смещения светового пятна сигнального излучения 9 по поверхности фотоприемника 11 пропорциональна длине канала.To increase the sensitivity of the signal device to small deformations of the surface being monitored (that is, to deformations that result in slight bending of the optical fiber 3), it is necessary to increase the length of the optically
Однако подобное конструкторское решение приводит к увеличению продольного габарита световода 3, что затрудняет его использование на малых контролируемых поверхностях 6 при их незначительной деформации. В связи с этим предлагается осуществлять лазерную обработку радиационно-тонированного световода 3 по схеме, представленной на фиг.4. Результатом подобной обработки световода является формирование многократно изломленного оптически прозрачного канала 4 и, как следствие, значительное увеличение его протяженности за счет неоднократного переотражения пучка лазерного обрабатывающего излучения 2 от боковых зеркальных поверхностей 16 световода 3. При этом неизменной остается общая габаритная длина световода 3.However, such a design solution leads to an increase in the longitudinal dimension of the
Здесь необходимо отметить, что обработка стеклянного световода 3 по схеме, представленной на фиг.4, обеспечивает возможность изготовления сигнальных устройств, регистрирующих продольные деформации. Это объясняется тем, что при продольной деформации увеличивается длина световода, но оптическая схема пространственного распространения сигнального излучения 9 в многократно изломленном канале 4 остается неизменной. В результате происходит смещение светового пятна сигнального излучения 9 по поверхности фотоприемника 11 вплоть до его границы чувствительности.It should be noted here that the processing of the
Для контроля поверхности 6 сложной формы (см. фиг.5) (например, цилиндрической, сферической, волнистой и др.) необходимо: изготовить стеклянный световод 3, повторяющий по форме контролируемую поверхность 6; нанести на его боковые поверхности слой светоотражающей зеркальной металлизации 16; радиационно тонировать стекло световода 3 и затем закрепить световод 3 жестко на соответствующем по форме участке контролируемой поверхности 6. Лазерную обработку световода 3 (формирование оптически прозрачного канала 4) следует проводить по месту монтажа сигнального устройства на поверхности контролируемого объекта 6.To control the
При значительной упругой или остаточной пластической деформации контролируемой поверхности 6 (как поперечной, так и продольной) вследствие случайного или умышленного внешнего ударного либо статического воздействия происходит разрушение (растрескивание) стеклянного световода 3, что вызывает рассеяние сигнального излучения 9 на сколах и в трещинах стекла и, как следствие, немедленное срабатывание сигнального устройства.With significant elastic or residual plastic deformation of the controlled surface 6 (both transverse and longitudinal) as a result of accidental or intentional external impact or static impact, the
При серийном производстве стеклянных световодов разнообразных стандартных или унифицированных форм и типоразмеров (крупные партии которых подвергают одновременной групповой металлизации и затем радиационному тонированию) существенно снижается себестоимость изготовления и эксплуатации готовых к применению сигнальных устройств. Тем самым обеспечивается возможность широкого использования предлагаемого способа для решения задачи контроля и охранной защиты различных объектов, подвергающихся деформирующему воздействию как внешних, так и внутренних сил, а также возможность оперативной замены световодов в отдельных случаях их повреждения при срабатывании сигнализации или при плановой перенастройке параметров или модернизации элементов сигнализации на контролируемых поверхностях.In the serial production of glass fibers of various standard or unified shapes and sizes (large batches of which are subjected to simultaneous group metallization and then radiation tinting), the cost of manufacturing and operating signaling devices ready for use is significantly reduced. This provides the possibility of widespread use of the proposed method for solving the control and protective protection of various objects subjected to deforming effects of both external and internal forces, as well as the possibility of quick replacement of optical fibers in some cases of damage when the alarm is triggered or during a planned reconfiguration of parameters or modernization alarm elements on controlled surfaces.
Предлагаемый способ изготовления сигнальных устройств охранной сигнализации позволяет совместить часть операций изготовления оптической системы с ее монтажом на поверхности контролируемого объекта и тем самым повысить надежность функционирования сигнализации в целом из-за возможности настройки оптической системы по месту установки. Кроме того, этим обеспечивается существенное повышение чувствительности охранной сигнализации к механическим воздействиям.The proposed method of manufacturing alarm burglar alarm devices allows you to combine part of the manufacturing operations of the optical system with its installation on the surface of the controlled object and thereby increase the reliability of the alarm system as a whole due to the possibility of tuning the optical system at the installation site. In addition, this provides a significant increase in the sensitivity of the security alarm to mechanical influences.
Учитывая, что стекло как конструкционный материал обеспечивает широкое многообразие форм и размеров практической реализации гибких световодов, предлагаемый способ допускает возможность эффективного решения задачи контроля величины деформации и степени разрушения различных по исполнению и площади несущих элементов. При этом стеклянные тонированные световоды в качестве датчиков разрушения могут устанавливаться заранее в любых местах возможной деформации отдельных элементов конструкции с отсрочкой монтажа сигнального устройства в целом до момента проведения планового контроля в установленные сроки,Considering that glass as a structural material provides a wide variety of shapes and sizes of practical implementation of flexible optical fibers, the proposed method allows for the effective solution of the problem of controlling the magnitude of deformation and the degree of destruction of load-bearing elements of various sizes and sizes. In this case, glass tinted optical fibers as destruction sensors can be installed in advance at any places of possible deformation of individual structural elements with a delay in mounting the signal device as a whole until the scheduled inspection is carried out in a timely manner,
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №3970846, кл. 250-221, опубл. 1976 (аналог).1. US patent No. 3970846, CL. 250-221, publ. 1976 (analog).
2. А.с. №970411, МПК G08B 13/18. Оптический датчик пожарной сигнализации / Кулаков А.Т. - Заявлено 03.04.1981. - Опубл. 30.10.1982, бюл. №40 (аналог).2. A.S. No. 970411,
3. А.с. №195689, МПК G01B 11/18. Способ измерения деформации / Шейнин И.С., Носков Л.Д. - Заявлено 18.04.1966. - Опубл. 04.05.1967, бюл. №10 (прототип).3. A.S. No. 195689,
4. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надежность / Н.А.Барканов, Б.Е.Бердичевский, П.Д.Верхопятницкий и др. Под ред. Р.Г.Варламова. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с., ил.4. REA Designer Handbook: Components, Mechanisms, Reliability / N.A. Barkanov, B.E. Berdichevsky, P.D. Verkhopyatnitsky, etc. Ed. R.G. Varlamova. - M .: Radio and communications, 1985 .-- 384 p., Ill.
5. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. - М.: Сов. радио, 1979. - 136 с., ил.5. Machulka G.A. Laser processing of glass. - M .: Owls. Radio, 1979. - 136 p., ill.
6. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1980. - 424 с., ил.6. Stepanenko I.P. Fundamentals of Microelectronics: Textbook for universities. - M .: Owls. Radio, 1980 .-- 424 p., ill.
7. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций (справочник) / В.К.Князев, Н.А.Сидоров, В.Г.Курбаков, Г.В.Касьянов. Под ред. Н.А.Сидорова, В.К.Князева.- М.: Сов. радио, 1976. - 568 с., ил.7. Radiation resistance of materials of radio engineering structures (reference) / V.K. Knyazev, N. A. Sidorov, V. G. Kurbakov, G. V. Kasyanov. Ed. N.A. Sidorova, V.K. Knyazeva.- M .: Sov. Radio, 1976 .-- 568 p., ill.
8. Кудаев С.В., Давыдов Н.Н. Моделирование параметров процесса радиационно-лазерного формирования интегрально-оптических волноводов на центрах окраски в стеклах // Проектирование и технология электронных средств. - 2001. - №3. - С.37-43.8. Kudaev S.V., Davydov N.N. Modeling process parameters of radiation-laser formation of integrated optical waveguides at color centers in glasses // Design and technology of electronic means. - 2001. - No. 3. - S. 37-43.
9. Патент РФ №2183466, МПК A61L 2/08, В65В 55/16. Способ стерилизации и защиты от подделок продукции, размещенной в стеклянной упаковке / Бутин В.И., Давыдов Н.Н., Цветкова Т.Ю. - Заявлено 26.06.2001. - Опубл. 20.06.2002, бюл. №17.9. RF patent No. 2183466,
10. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1978. - 336 с., ил.10. Krylov K.I., Prokopenko V.T., Mitrofanov A.S. The use of lasers in engineering and instrumentation.- L.: Mechanical Engineering, Leningrad. Department, 1978.- 336 p., ill.
11. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение. - М.: ДОСААФ, 1988. - 190 с., ил.11. Fedorov B.F. Lasers Basics of the device and application. - M.: DOSAAF, 1988 .-- 190 p., Ill.
12. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 2001. - 542 с., ил.12. Trofimova T.I. Physics Course: Textbook. manual for universities. - M .: Higher. school, 2001 .-- 542 p., ill.
13. Быстров Ю.А., Гапунов А.П., Персианов Г.М. Оптоэлектронные устройства в радиолюбительской практике: Справ. пособие. - М.: Радио и связь, 1995. - 160 с., ил.13. Bystrov Yu.A., Gapunov A.P., Persianov G.M. Optoelectronic devices in amateur radio practice: Ref. allowance. - M.: Radio and Communications, 1995. - 160 p., Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008112358/28A RU2388026C2 (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Method of making signalling devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008112358/28A RU2388026C2 (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Method of making signalling devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008112358A RU2008112358A (en) | 2009-11-20 |
RU2388026C2 true RU2388026C2 (en) | 2010-04-27 |
Family
ID=41477382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008112358/28A RU2388026C2 (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Method of making signalling devices |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2388026C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820966C2 (en) * | 2023-06-03 | 2024-06-14 | Андрей Сергеевич Новиков | Device for protecting cables and other utility networks |
-
2008
- 2008-03-31 RU RU2008112358/28A patent/RU2388026C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820966C2 (en) * | 2023-06-03 | 2024-06-14 | Андрей Сергеевич Новиков | Device for protecting cables and other utility networks |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008112358A (en) | 2009-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2462493C (en) | Modulatable reflector | |
US10018523B2 (en) | Multi-parameter sensing based on few-mode fiber Bragg gratings using femtosecond IR laser | |
KR20010040083A (en) | A method and system for curing ultra violet curable sealant that is shadowed by metallization | |
KR101401766B1 (en) | The device for implementing the fbs sensors with the temperature and radiation sensors, and this method | |
EP2905642A1 (en) | Termination of optical fiber with low backreflection | |
Wolf et al. | Femtosecond writing of refractive index structures in multimode and multicore optical fibres | |
Kovačević et al. | Monte Carlo simulation of curvature gauges by ray tracing | |
RU2388026C2 (en) | Method of making signalling devices | |
CA3105158A1 (en) | Phase-shifted fiber bragg grating sensor and method for producing same | |
US10408995B1 (en) | Optical sensing fiber | |
US5446278A (en) | Fiber optic sensor employing successively destroyed coupled points or reflectors for detecting shock wave speed and damage location | |
GB2388670A (en) | Coupling multicore optic fibre cores to one single core optic fibre | |
RU2670241C1 (en) | Optical element of stabilizer of focus of radiation in optical fiber | |
Nie et al. | Optical liquid-level sensor based on a designed light guide plate | |
US6041150A (en) | Multipass cavity sensor for measuring a tissue-equivalent radiation dose | |
CN207649879U (en) | A kind of optical fiber loses detection device | |
Zhang et al. | Curvature optical fiber sensor by using bend enhanced method | |
KR200445231Y1 (en) | Housing for protecting optical device | |
Galindez et al. | Influence of the refractive index of liquids in the speckle pattern of multimode fibers | |
RU1796913C (en) | Optical level gage | |
Khotiaintsev et al. | Fiber optic multipoint high-resolution level sensor for biomedical applications | |
Girschikofsky et al. | Optical Bragg gratings in inorganic-organic hybrid polymers for highly sensitive temperature measurements | |
Konin et al. | Formation of Weakly Scattering Intra-Fiber Centers in the Interaction of Powerful Optical Counter Pulses | |
US20220026637A1 (en) | Managing Adhesive Curing for Photonic System Assembly | |
KR102137255B1 (en) | Optical Fiber Sensor for Submersion and Leakage Detection and Sensing System Using Thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120401 |