[go: up one dir, main page]

RU170835U1 - DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION - Google Patents

DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION Download PDF

Info

Publication number
RU170835U1
RU170835U1 RU2016124796U RU2016124796U RU170835U1 RU 170835 U1 RU170835 U1 RU 170835U1 RU 2016124796 U RU2016124796 U RU 2016124796U RU 2016124796 U RU2016124796 U RU 2016124796U RU 170835 U1 RU170835 U1 RU 170835U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
wear
temperature
measuring
product
Prior art date
Application number
RU2016124796U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Геннадьевич Морозов
Ильнур Ильдарович Нуреев
Артём Анатольевич Кузнецов
Айрат Жавдатович Сахабутдинов
Ленар Маликович Фасхутдинов
Вадим Игоревич Артемьев
Айдар Ревкатович Насыбуллин
Рустам Шаукатович Мисбахов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2016124796U priority Critical patent/RU170835U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170835U1 publication Critical patent/RU170835U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

Заявленная полезная модель относится к области оптических измерений одновременно нескольких параметров изделий, в частности к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении.. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении содержит, как минимум, два последовательно сформированных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток с участком измерительного волоконно-оптического световода между ними, не занятым брэгговской решеткой. При этом дополнительно введен разветвитель, установленный за циркулятором в разрыв измерительного волоконно-оптического световода. К первому выходу разветвителя последовательно подключены первый отрезок и второй конец измерительного волоконно-оптического световода, а ко второму выходу разветвителя - второй отрезок измерительного волоконно-оптического световода, предназначенный для размещения в изделии, при этом на втором конце измерительного волоконно-оптического световода, предназначенном для размещения в изделии, сформирован, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, расположенный так, что он перекрывает участок второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, не занятого его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток. Кроме того, участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, на которых сформированы, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток, настроенных на одну рабочую длину волны. Технический результат - повышение диапазона непрерывного измерения величины износа без существенного усложнения устройства. 2 ил.The claimed utility model relates to the field of optical measurements of several product parameters simultaneously, in particular, to devices for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction. A device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction contains at least two sequentially formed fiber optic value sensors wear and temperature of the product during friction based on Bragg gratings with a portion of the measuring optical fiber between them, not occupied by bragg ovsky bars. At the same time, a splitter is installed, which is installed behind the circulator into the gap of the measuring optical fiber. The first segment and the second end of the measuring fiber optic fiber are connected in series to the first output of the splitter, and the second segment of the measuring fiber-optic fiber intended for placement in the product, and at the second end of the measuring fiber-optic fiber intended for placement in the product, at least one intra-fiber optical sensor for the amount of wear and temperature of the product during friction based on the Bragg grating is formed, aspolozhenny so that it overlaps the portion of the second segment of the measuring optical fiber light guide for enclosing the product, it is not employed, at least two optical sensors vnutrivolokonnymi the wear and temperature of the product during friction-based Bragg gratings. In addition, the sections of the second end of the measuring optical fiber, not occupied by at least one intra-fiber optical sensor, the wear and temperature of the product during friction based on the Bragg grating, overlap the sections of the second segment of the measuring optical fiber, which are formed as at least two intra-fiber optical sensors for wear and temperature during friction based on Bragg gratings tuned to one working wavelength. The technical result is an increase in the range of continuous measurement of the amount of wear without significantly complicating the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к технике оптических измерений одновременно нескольких параметров изделий, в частности к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении, и может быть использована как в процессе их эксплуатации, так и исследовании указанных характеристик при разработке. Рассматриваемые изделия, как правило, являются элементами различных двигателей, турбин, электрических машин, находящихся в контактном движении с другим изделием. Наиболее наглядным примером таких изделий является щеточно-коллекторный узел электрической машины, контролируемым изделием - его щетка, а измеряемыми параметрами - величина износа и температура щетки.The utility model relates to the technique of optical measurements of several product parameters simultaneously, in particular, to devices for measuring the amount of wear and temperature of products during friction, and can be used both during their operation and the study of these characteristics during development. Products under consideration are, as a rule, elements of various engines, turbines, and electric machines that are in contact motion with another product. The most obvious example of such products is the brush-collector assembly of an electric machine, the product being controlled is its brush, and the measured parameters are the amount of wear and temperature of the brush.

Устройства для измерения величины износа и температуры изделий при трении выполняются, как правило, встроенными в контролируемое изделие и, например, содержат расположенные в изделии два контрольных электрических проводника, изолированных от тела изделия, на определенной глубине и регистрирующую аппаратуру (см. А.с. 1809481 СССР, МПК5 H01R 39/58. Устройство для контроля износа щетки / Н.Н. Павлуцкий; опубл. 15.04.1993, Бюл. №14). При этом контролируется пороговая величина износа изделия, определяемая глубиной расположения контрольных электрических проводников, при достижении которой трущимися изделиями разрушается изоляция проводников, проводники замыкаются элементами второго трущегося изделия и в систему регистрации поступает электрический сигнал о достижении порога износа.Devices for measuring the amount of wear and temperature of products during friction are usually built into the controlled product and, for example, contain two control electrical conductors located in the product, isolated from the body of the product, at a certain depth and recording equipment (see A.с. 1809481 USSR, IPC5 H01R 39/58. Device for controlling brush wear / NN Pavlutsky; publ. 04/15/1993, Bull. No. 14). At the same time, the threshold value of the wear of the product is determined, which is determined by the depth of the control electrical conductors, at which the rubbing products break the insulation of the conductors, the conductors are closed by the elements of the second rubbing product, and an electrical signal is received to the registration system to reach the wear threshold.

Недостатком устройства является отсутствие контроля температуры, которая имеет большое значение для оценки процесса и условий трения. Для измерения температуры необходима установка дополнительного датчика. Обеспечивается лишь пороговая индикация величины износа. Кроме того, в ряде применений, например в электрических машинах, на контрольные электрические проводники может поступить высокое напряжение питания двигателей, что может привести к выходу из строя измерительной части устройства или потребовать применения специальных дополнительных мер по развязке измерительной части по напряжению.The disadvantage of this device is the lack of temperature control, which is of great importance for assessing the process and friction conditions. To measure the temperature, an additional sensor is required. Only a threshold indication of the amount of wear is provided. In addition, in a number of applications, for example, in electric machines, the control electric conductors can receive a high voltage of the motor supply, which can lead to failure of the measuring part of the device or require special additional measures for decoupling the measuring part from the voltage.

Известно волоконно-оптическое устройство для контроля величины износа изделий (см. Пат. 4884434 США, 73/7, G01M 11/08. Датчик износа / Т. Сатаке, Ё. Имада; опубл. 05.12.1989), которое содержит в качестве встроенных контрольных проводников несколько петель из отрезков волоконно-оптических световодов, расположенных на различной глубине изделия. Каждый отрезок подключен к источнику лазерного излучения и детектору. При достижении величины износа глубины залегания первой петли отрезок волоконно-оптического световода разрывается, что приводит к формированию на выходе детектора сигнала о соответствующей величине износа, и т.д.A fiber-optic device is known for monitoring the amount of wear of products (see US Pat. No. 4884434, 73/7, G01M 11/08. Wear sensor / T. Satake, Y. Imada; publ. 05.12.1989), which contains as built-in control conductors several loops of segments of fiber optic optical fibers located at different depths of the product. Each segment is connected to a laser source and a detector. When the amount of wear of the depth of the first loop is reached, the length of the fiber optic fiber is torn, which leads to the formation of a corresponding value of wear at the detector output, etc.

Данное устройство позволяет избавиться от недостатков устройств, использующих электрические контрольные проводники и возможности поступления высоковольтных напряжений на измерительные схемы. Недостатком устройства является отсутствие контроля температуры, которая имеет большое значение для оценки процесса и условий трения. Для измерения температуры необходима установка дополнительного датчика. Кроме того, обеспечивается лишь пороговая индикация величины износа, хотя и формируется несколько порогов измерения.This device allows you to get rid of the disadvantages of devices that use electrical control conductors and the possibility of high-voltage voltages on the measuring circuit. The disadvantage of this device is the lack of temperature control, which is of great importance for assessing the process and friction conditions. To measure the temperature, an additional sensor is required. In addition, only a threshold indication of the amount of wear is provided, although several measurement thresholds are generated.

Существует устройство (см. Пат. 8571813 США, 702/34, G01/N 3/56. Волоконно-оптическая сенсорная система для определения износа поверхностей / Джонстон Р.Т.; опубл. 29.10.2013), в котором отрезки оптического световода, расположенные в изделии, имеют на торце напыление из переизлучающего материала (фосфора). Зондирующие импульсы источника оптического излучения вызывают люминесценцию переизлучающего материала, причем длина волны люминесценции однозначно связана с температурой датчика, а пропадание на детекторе сигнала люминесценции означает, что изделие износилось на величину, соответствующую глубине залегания световода. Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять одновременное измерение как износа изделия, так и его температуры. Недостатком устройства является сложность конструкции, определяемая, в том числе, необходимостью использования химически активного переизлучающего материала, его установки в изделие и обеспечения надежного контакта с волоконно-оптическим световодом. Сам метод измерения величины износа громоздок и сложен при реализации. Следует отметить относительно невысокую точность измерения температуры при использовании метода люминесценции.There is a device (see US Pat. 8571813, 702/34, G01 / N 3/56. Fiber optic sensor system for determining surface wear / Johnston RT; publ. 10/29/2013), in which segments of the optical fiber, located in the product, have at the end of the spraying of re-emitting material (phosphorus). The probe pulses of the optical radiation source cause luminescence of the re-emitting material, the luminescence wavelength being uniquely related to the temperature of the sensor, and the disappearance of the luminescence signal at the detector means that the product has worn out by an amount corresponding to the depth of the fiber. Thus, this device allows you to simultaneously measure both the wear of the product and its temperature. The disadvantage of this device is the design complexity, which is determined, inter alia, by the need to use chemically active re-emitting material, install it in the product and ensure reliable contact with the optical fiber. The method of measuring wear is cumbersome and difficult to implement. It should be noted the relatively low accuracy of temperature measurement using the luminescence method.

Прототипом предлагаемого технического решения является устройство (см. пат. РФ №2557577, МПК G01B 11/06, G01K 11/32, G01N 3/56, H01R 39/58, G01D 5/353 Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении / О.Г. Морозов и др., опубл. 27.07.2015, Бюл. №21), которое содержит последовательно соединенные источник лазерного излучения, светоделитель и, как минимум, один измерительный волоконно-оптический световод, второй конец которого предназначен для размещения в изделии на глубине равной или меньшей расстояния до трущейся поверхности, а также последовательно соединенные, как минимум, один передающий волоконно-оптический световод, детектор и контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении, причем первый конец передающего волоконно-оптического световода соединен со вторым выходом светоделителя, а на отрезке измерительного волоконно-оптического световода в области его второго конца сформирован внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении; источник лазерного излучения выполнен как источник непрерывного лазерного излучения, а светоделитель как оптический циркулятор. В качестве внутриволоконного оптического датчика может быть использована внутриволоконная решетка Брэгга или длиннопериодная решетка.The prototype of the proposed technical solution is a device (see US Pat. RF No. 2557577, IPC G01B 11/06, G01K 11/32, G01N 3/56, H01R 39/58, G01D 5/353 Device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction / OG Morozov et al., Published on July 27, 2015, Bull. No. 21), which contains a laser radiation source, a beam splitter, and at least one measuring optical fiber, the second end of which is designed to be placed in product at a depth equal to or less than the distance to the rubbing surface, as well as the follower connected at least one transmitting fiber optic fiber, a detector and a controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction, and the first end of the transmitting fiber optic fiber is connected to the second output of the beam splitter, and in the segment of the measuring fiber optic fiber at the second end, an intra-fiber optical sensor is formed for the amount of wear and temperature of the product during friction; the laser source is made as a source of continuous laser radiation, and the beam splitter as an optical circulator. As an intra-fiber optical sensor, an intra-fiber Bragg grating or a long-period grating can be used.

В основу работы прототипа положена зависимость спектральных характеристик внутриволоконной решетки Брэгга (или длиннопериодной решетки) от ее температуры и длины (износа) - при изменении температуры внутриволоконной решетки Брэгга (или длиннопериодной решетки) изменяется центральная резонансная длина волны λi рефлектометрического отклика, которая является функцией температуры изделия, а при изменении длины внутриволоконной решетки Брэгга (или длиннопериодной решетки), которая является функцией величины износа изделия, происходит изменение амплитуды Ai рефлектометрического отклика. Детектор, отличающийся возможностью проведения как амплитудных, так и спектральных измерений с определением длин волн поступающего на него излучения, регистрирует изменение положения центральной резонансной длины волны λi, а также амплитуды Ai рефлектометрического отклика.The prototype is based on the dependence of the spectral characteristics of the Bragg intra-fiber lattice (or long-period grating) on its temperature and length (wear) - when the temperature of the Bragg intra-fiber grating (or long-period grating) changes, the central resonance wavelength λ i of the reflectometric response changes, which is a function of temperature products, and when the length of the Bragg intra-fiber lattice (or long-period lattice), which is a function of the wear of the product, changes, Menenius amplitude A i OTDR response. The detector, characterized by the possibility of conducting both amplitude and spectral measurements with the determination of the wavelengths of the radiation arriving at it, detects a change in the position of the central resonant wavelength λ i , as well as the amplitude A i of the reflectometric response.

Прототип в отличие от описанных выше аналогов позволяет непрерывно измерять износ в пределах 5-30 мм для решеток Брэгга и 20-60 мм для длиннопериодных решеток, при этом одновременно проводить измерение температуры, имеет простую конструкцию (используется один измерительный волоконно-оптический световод, а сам датчик является его частью).The prototype, in contrast to the analogs described above, allows continuous measurement of wear within 5-30 mm for Bragg gratings and 20-60 mm for long-period gratings, while simultaneously taking temperature measurements, it has a simple design (one measuring optical fiber is used, and the sensor is part of it).

Недостатком прототипа является относительно небольшой диапазон измерения износа, приходящийся на один измерительный волоконно-оптический световод.The disadvantage of the prototype is the relatively small measuring range of wear per one measuring optical fiber.

Решаемая техническая задача (технический результат) предлагаемого устройства для измерения величины износа и температуры изделия при трении заключается в повышении диапазона непрерывного измерения величины износа без существенного усложнения устройства.The technical problem (technical result) of the proposed device for measuring the amount of wear and temperature of the product during friction is to increase the range of continuous measurement of the amount of wear without significantly complicating the device.

Решаемая техническая задача (технический результат) в устройстве для измерения величины износа и температуры изделия при трении, содержащем последовательно соединенные широкополосный источник непрерывного лазерного излучения, циркулятор и, как минимум, один измерительный волоконно-оптический световод, второй конец которого предназначен для размещения в изделии на глубине, равной или меньшей расстояния до трущейся поверхности, и в котором сформирован внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, а также последовательно соединенные, как минимум, один передающий волоконно-оптический световод, детектор и контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении, причем первый конец передающего волоконно-оптического световода соединен со вторым выходом циркулятора, достигается тем, что за циркулятором в разрыв измерительного волоконно-оптического световода установлен разветвитель таким образом, что второй конец измерительного волоконно-оптического световода, предназначенный для размещения в изделии, через первый отрезок измерительного волоконно-оптического световода соединен с первым выходом разветвителя, а ко второму выходу разветвителя подключен второй отрезок измерительного волоконно-оптического световода, на втором конце которого, предназначенном для размещения в изделии, последовательно друг за другом сформировано, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, сформированный на втором конце измерительного волоконно-оптического световода, расположен так, что он перекрывает участок второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, не занятого его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток, а участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, на котором сформированы, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток, причем два последовательно расположенных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении, сформированные во втором отрезке измерительного волоконно-оптического световода, и, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении, сформированный во втором конце измерительного волоконно-оптического световода, выполненные на основе брэгговских решеток, настроены на одну рабочую длину волны.The technical problem to be solved (technical result) in a device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction, which contains a serially connected broadband source of continuous laser radiation, a circulator, and at least one measuring optical fiber, the second end of which is designed to be placed in the product on a depth equal to or less than the distance to the rubbing surface, and in which an intra-fiber optical sensor is formed for the amount of wear and temperature of the product during friction and based on the Bragg grating, as well as connected at least one transmitting optical fiber, a detector and a controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction, and the first end of the transmitting optical fiber is connected to the second output of the circulator, that behind the circulator, a splitter is installed in the gap of the measuring optical fiber, so that the second end of the measuring optical fiber is intended for placement in the product, through the first segment of the measuring fiber optic fiber connected to the first output of the splitter, and to the second output of the splitter is connected to the second segment of the measuring fiber-optic fiber, at the second end of which is intended to be placed in the product, is sequentially formed one after another, as at least two intra-fiber optical sensors for wear and temperature during friction based on the Bragg grating, at least one intra-fiber optical sensor for The reasons for the wear and temperature of the product during friction based on the Bragg grating, formed at the second end of the measuring fiber optic fiber, is located so that it overlaps the section of the second segment of the measuring fiber optic fiber, intended for placement in the product, not occupied by it, at least two intra-fiber optical sensors measure the wear and temperature of the product during friction based on Bragg gratings, and the sections of the second end of the measuring fiber optic fiber are not the wear and temperature of the product occupied by at least one intra-fiber optical sensor during friction based on the Bragg grating are overlapped by sections of the second segment of the measuring optical fiber, intended for placement in the product, on which at least two intra-fiber optical sensors are formed wear and temperature of the product during friction on the basis of Bragg gratings, moreover, two sequentially located fiber optic sensors of wear and t temperature of the product during friction, formed in the second segment of the measuring fiber optic fiber, and at least one intra-fiber optical sensor for wear and temperature of the product during friction, formed at the second end of the measuring fiber optic fiber, made on the basis of Bragg gratings, are configured to one working wavelength.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения величины износа и температуры изделия при трении. На чертеже представлено и изделие, в котором размещены внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении.In FIG. 1 shows a block diagram of a device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction. The drawing shows the product, which houses the intrafiber optical sensors of the magnitude of wear and temperature of the product during friction.

На фиг. 2 представлен алгоритм работы контроллера определения величины износа и температуры изделия при трении.In FIG. 2 shows the algorithm of the controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction.

Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении (см. фиг. 1) содержит последовательно соединенные широкополосный источник непрерывного лазерного излучения 1, циркулятор 2 и, как минимум, один измерительный волоконно-оптический световод 3, а также последовательно соединенные, как минимум, один передающий волоконно-оптический световод 4, детектор 5 и контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6, в изделии 7 расположены внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81-83. В разрыв измерительного волоконно-оптического световода 3 установлен разветвитель 9 таким образом, что второй конец измерительного волоконно-оптического световода 3, предназначенный для размещения в изделии 7, через первый отрезок измерительного волоконно-оптического световода 10, соединен с первым выходом разветвителя 9, а ко второму выходу разветвителя 9 подключен второй отрезок измерительного волоконно-оптического световода 11, на втором конце которого, предназначенном для размещения в изделии 7, последовательно друг за другом на участках длиной L1 и L2 сформировано, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток. Как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении 83 на основе брэгговской решетки, сформированный на участке длиной L3 на втором конце измерительного волоконно-оптического световода 3, расположен так, что он перекрывает участок

Figure 00000001
второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, предназначенного для размещения в изделии 7, не занятого его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток, а, участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода 3, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении 83 на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, предназначенного для размещения в изделии 7, на котором сформированы, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток, причем два последовательно расположенных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82, сформированные во втором отрезке измерительного волоконно-оптического световода 11, предназначенном для размещения в изделии 7, и, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении 83, сформированный во втором конце измерительного волоконно-оптического световода 3, выполненные на основе брэгговских решеток, настроены на одну рабочую длину волны. Максимальное число внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81-83 зависит от требуемого максимального диапазона измерения износа (так как каждый датчик осуществляет измерения только в заданном диапазоне) и, например, может быть равно трем.A device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction (see Fig. 1) contains a serially connected broadband source of continuous laser radiation 1, a circulator 2 and at least one measuring optical fiber 3, as well as sequentially connected at least one transmitting fiber-optic optical fiber 4, detector 5 and controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction 6, in the product 7 there are intra-fiber optical sensors of the value of wear and temperature from Elia frictional August 1 -8 3. A splitter 9 is installed in the gap of the measuring optical fiber 3 so that the second end of the measuring optical fiber 3 intended for placement in the product 7 is connected to the first output of the splitter 9 through the first segment of the measuring optical fiber 10 the second output of the splitter 9 is connected to the second segment of the measuring optical fiber 11, at the second end of which is intended to be placed in the product 7, sequentially one after another on the In lengths L1 and L2, at least two intra-fiber optical sensors of wear and temperature during friction of 8 1 and 8 2 are formed on the basis of Bragg gratings. At least one intra-fiber optical sensor for the amount of wear and temperature of the friction product 8 3 based on the Bragg grating, formed in a section of length L3 at the second end of the measuring optical fiber 3, is located so that it overlaps the section
Figure 00000001
the second segment of the measuring fiber-optic optical fiber 11, intended to be placed in the product 7, not occupied by at least two intra-fiber optical sensors, the wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 based on the Bragg gratings, and, sections of the second end of the measuring fiber-optic fiber 3, not occupied by at least one intra-fiber optical sensor, the wear and temperature of the product during friction 8 3 based on the Bragg grating, overlap sections of the second section a measuring fiber-optic optical fiber 11, intended to be placed in the product 7, on which at least two intra-fiber optical sensors are formed for the wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 based on Bragg gratings, and two in-line intra-fiber optical sensors the wear and temperature of the product during friction August 1 and 8 2 formed in the second measuring interval a fiber optic light guide 11, intended for accommodation in item 7, and at least dynes vnutrivolokonny optical sensor the wear and temperature of the product during friction March 8 formed in the second end of the measuring fiber optic light guide 3 formed on the basis of Bragg gratings tuned to the same operating wavelength. The maximum number of intra-fiber optical sensors for wear and temperature during friction is 8 1 -8 3 depending on the required maximum wear measurement range (since each sensor measures only in a given range) and, for example, can be equal to three.

Под перекрытием участка длиной L3, расположенного на втором конце измерительного волоконно-оптического световода 3, и участка длиной

Figure 00000001
, расположенного во втором отрезке измерительного волоконно-оптического световода 11, предназначенных для размещения в изделии 7, в данном случае понимают то, что (см. фиг. 1) глубина H3 размещения участка длиной L3 и глубина H1 размещения участка длиной
Figure 00000001
в изделии 7 подобраны таким образом, что проекции отрезков длиной L3 и
Figure 00000001
на плоскость X0Z, перпендикулярную одновременно двум плоскостям: плоскости размещения датчиков Z0Y (которая проходит через оси размещения внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81-83) и плоскости X0Y, в которой происходит истирание изделия 7 и какого-либо другого изделия (на фиг. 1 другое изделие не показано), полностью накладываются друг на друга, причем
Figure 00000002
. Такое перекрытие позволяет избавиттся от «мертвой зоны»
Figure 00000001
- участка второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, на котором нет внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82.Under the overlap of a section of length L3 located at the second end of the measuring optical fiber 3 and a section of length
Figure 00000001
located in the second segment of the measuring optical fiber 11 intended for placement in the product 7, in this case, it is understood that (see Fig. 1) the depth H3 of the placement of the section length L3 and the depth H1 of the placement of the section length
Figure 00000001
in the product 7 are selected so that the projections of the segments of length L3 and
Figure 00000001
to the X0Z plane, perpendicular to two planes simultaneously: the Z0Y sensor placement plane (which passes through the placement axis of the fiber optic intra-fiber sensors, the wear and temperature of the product during friction 8 1 -8 3 ) and the X0Y plane, in which the product 7 and some other products (in Fig. 1 another product is not shown) are completely superimposed on each other, and
Figure 00000002
. This overlap allows you to get rid of the "dead zone"
Figure 00000001
- the plot of the second segment of the measuring optical fiber 11, in which there are no intra-fiber optical sensors, the wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 .

Рассмотрим работу устройства для измерения величины износа и температуры изделия при трении (фиг. 1).Consider the operation of the device for measuring the amount of wear and temperature of the product during friction (Fig. 1).

Подключают компоненты схемы согласно фиг. 1, подключают широкополосный источник непрерывного лазерного излучения 1, детектор 5 и контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6 к источникам питания (система электропитания на фиг. 1 не показана), осуществляют запись программы обработки сигнала согласно алгоритму, приведенному на фиг. 2, в контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6. В изделии 7 располагают второй конец измерительного волоконно-оптического сетовода 3 и второй отрезок измерительного волоконно-оптических световода 11 таким образом, что на участке длиной L3 второго конца измерительного волоконно-оптического световода 3, расположенного в изделии 7, сформирован, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки 83, расположенный на глубине Н3 так, что он перекрывает участок

Figure 00000001
второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, не занятого его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток длиной L1 и L2, а участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода 3, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении 83 на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, на котором сформированы внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток.The components of the circuit according to FIG. 1, a broadband source of continuous laser radiation 1 is connected, a detector 5 and a controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction 6 to power sources (the power supply system in FIG. 1 is not shown), a signal processing program is recorded according to the algorithm shown in FIG. 2, to the controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction 6. In the product 7, the second end of the measuring fiber optic fiber 3 and the second segment of the measuring fiber optic fiber 11 are positioned so that in a section of length L3 of the second end of the measuring fiber optical fiber 3, located in the article 7 is formed, at least one optical sensor vnutrivolokonny the wear and temperature of the product when rubbing a Bragg grating August 3, located on the depth H3 so that h of overlapping land
Figure 00000001
the second segment of the measuring fiber optic fiber 11, not occupied by at least two intra-fiber optical sensors, of the wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 based on Bragg gratings of length L1 and L2, and the sections of the second end of the measuring fiber optic fiber 3, the amount of wear and temperature of the product during friction 8 3 not based on at least one intra-fiber optical sensor based on the Bragg grating, are overlapped by sections of the second segment of the measuring optical fiber optical fiber 11, on which intra-fiber optical sensors of wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 based on Bragg gratings are formed.

Расстояние H1-L1=Р величина постоянная и определяет разницу между глубиной установки первого внутриволоконного оптического датчика и его длиной. Величина Р может быть равно 0, a R=H2, что и будет принято для упрощения пояснения работы устройства.The distance H1-L1 = P is a constant value and determines the difference between the installation depth of the first intra-fiber optical sensor and its length. The value of P can be equal to 0, a R = H2, which will be taken to simplify the explanation of the operation of the device.

Тогда величина износа изделия при трении будет определяться как:Then the amount of wear of the product during friction will be determined as:

Figure 00000003
Figure 00000003

Рассмотрим порядок определения температуры изделия устройства измерения величины износа изделия при трении.Consider the procedure for determining the temperature of the product of the device for measuring the amount of wear of the product during friction.

Для измерения температуры изделия при трении производят измерение центральной резонансной длины волны λ внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83, которая при калиброванном значении температуры TC после установки в изделие 7 равна:To measure the temperature of the product during friction, the central resonance wavelength λ of the intra-fiber optical sensors is measured for the amount of wear and temperature of the product during friction 8 1 , 8 2 and 8 3 , which, when calibrated temperature T C after installation in the product 7 is equal to:

Figure 00000004
Figure 00000004

где n - эффективный показатель преломления основной моды сердцевины решетки Брэгга; Λ - период решетки Брэгга (См. Васильев, С.А. Волоконные решетки показателя преломления и их применения / С.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев, А.С. Божков, А.С. Курков, Е.М. Дианов // Квантовая электроника. - 2005. - Т. 35, №12. - С. 1085-1103).where n is the effective refractive index of the main mode of the core of the Bragg grating; Λ - the period of the Bragg grating (See. Vasiliev, S.A. Fiber gratings of the refractive index and their applications / S.A. Vasiliev, O.I. Medvedkov, I.G. Korolev, A.S. Bozhkov, A.S. Kurkov, E.M. Dianov // Quantum Electronics. - 2005. - V. 35, No. 12. - S. 1085-1103).

При изменении температуры изменяется центральная резонансная длина волны λ рефлектометрического отклика, которая является функцией температуры изделия 7, а ее изменение описывается следующим выражением:When the temperature changes, the central resonant wavelength λ of the reflectometric response changes, which is a function of the temperature of the product 7, and its change is described by the following expression:

Figure 00000005
Figure 00000005

где ΔT - изменение температуры; α - коэффициент теплового расширения кварцевого стекла.where ΔT is the temperature change; α is the coefficient of thermal expansion of quartz glass.

Соотношение (3) дает типичный сдвиг λ в зависимости от температуры ~0,01 нм/°С. (См. там же).Relation (3) gives a typical shift of λ depending on the temperature of ~ 0.01 nm / ° C. (See ibid.)

Таким образом, измерение температуры будет определяться зависимостьюThus, the temperature measurement will be determined by the dependence

Figure 00000006
Figure 00000006

или выраженное через температуру из уравнений (2)-(4) и из условияor expressed in terms of temperature from equations (2) - (4) and from the condition

Figure 00000007
Figure 00000007

где λM - измеренная центральная резонансная длина волны рефлектометрического отклика внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83; TM - измеряемая температура изделия.where λ M is the measured central resonance wavelength of the reflectometric response of the intra-fiber optical sensors of the amount of wear and temperature of the product under friction of 8 1 , 8 2 and 8 3 ; T M - measured temperature of the product.

Для измерения температуры в устройстве для измерения величины износа и температуры изделия при трении излучение от широкополосного источника непрерывного лазерного излучения 1 через циркулятор 2 и разветвитель 9 поступает на первый и второй отрезки измерительных волоконно-оптических световодов (10 и 11 соответственно) и через них во внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83.To measure the temperature in the device for measuring the amount of wear and temperature of the product during friction, radiation from a broadband source of continuous laser radiation 1 through a circulator 2 and a splitter 9 enters the first and second segments of the measuring optical fibers (10 and 11, respectively) and through them into the intra-fiber optical sensors for wear and temperature during friction 8 1 , 8 2 and 8 3 .

Рефлектометрический отклик внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83. через первый и второй отрезки измерительных волоконно-оптических световодов (10 и 11 соответственно), разветвитель 9, измерительный волоконно-оптический световод 3, первый и второй выходы циркулятора 2, передающий волоконно-оптический световод 4 поступает на детектор 5, в котором регистрируется λM - измеренная центральная резонансная длина волны рефлектометрического отклика внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83. Полученная информация поступает в контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6, в котором по полученным значениям λM, заложенным калибровочным значениям λ, TC, Δλ/ΔT и в соответствии с (5) определяется температура изделия 7 при трении в точке, в которой установлен конкретный внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83. Полученное значение поступает на устройство отображения информации (на фиг. 1 устройство отображения информации не показано).OTDR response of intra-fiber optical sensors of wear and temperature during friction 8 1 , 8 2 and 8 3 . through the first and second segments of the measuring optical fibers (10 and 11, respectively), a splitter 9, the measuring optical fibers 3, the first and second outputs of the circulator 2, the transmitting optical fibers 4 is fed to the detector 5, in which λ M is detected - the measured central resonant wavelength of the reflectometric response of the intra-fiber optical sensors of the wear and temperature of the product under friction of 8 1 , 8 2 and 8 3 . The information received is sent to the controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction 6, in which the temperature of the product 7 during friction at a point is determined from the obtained values of λ M , embedded calibration values λ, T C , Δλ / ΔT and in accordance with (5) in which a specific intra-fiber optical sensor is installed for the amount of wear and temperature of the product under friction 8 1 , 8 2 and 8 3 . The obtained value is supplied to the information display device (in Fig. 1, the information display device is not shown).

Рассмотрим алгоритм, по которому осуществляется определение износа в устройстве для измерения величины износа и температуры изделия при трении.Consider the algorithm by which wear is determined in a device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction.

Внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 формируют рефлектометрический отклик с амплитудой А на центральной резонансной длине волны λM, которая является функцией от его длины Li, i=1…m, m≥3:Intra-fiber optical sensors of wear and temperature during friction 8 1 , 8 2 and 8 3 form a reflectometric response with amplitude A at the central resonant wavelength λ M , which is a function of its length L i , i = 1 ... m, m≥3 :

Figure 00000008
Figure 00000008

где R1=tanh2(k⋅Li) - коэффициент отражения единичной ВБР длиной Li (в нашем случае Li может принимать значения L1, L2, и L3), k - коэффициент связи ВБР, который для однородных ВБР постоянен, m – число решеток (m≥3), i=1…m - ее порядковый номер.where R 1 = tanh 2 (k⋅L i ) is the reflection coefficient of a single FBG of length L i (in our case, L i can take the values L1, L2, and L3), k is the coupling coefficient of FBG, which is constant for homogeneous FBGs, m - the number of lattices (m≥3), i = 1 ... m is its serial number.

Из приведенного выражения видно, что при изменении Li, которое в нашем случае будет вызвано износом изделия 7 и соответствующим уменьшением длины внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 (в простейшем случае, когда m=3 последовательно уменьшается L2, затем L3, затем L1), будет происходить изменение амплитуды их рефлектометрического отклика в соответствии с выражением (6).It can be seen from the above expression that, when L i changes, which in our case will be caused by the wear of the product 7 and a corresponding decrease in the length of the fiber-optic optical sensors, the wear and temperature of the product during friction are 8 1 , 8 2, and 8 3 (in the simplest case, when m = 3 successively decreases L2, then L3, then L1), the amplitude of their reflectometric response will change in accordance with expression (6).

Таким образом, рефлектометрический отклик внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 через первый и второй отрезки измерительных волоконно-оптических световодов 10 и 11 соответственно, разветвитель 9, измерительный волоконно-оптическом световод 3, первый и второй выходы циркулятора 2, передающий волоконно-оптический световод 4 поступает на детектор 5, в котором регистрируются А - измеренная амплитуда на центральной резонансной длине волны λM рефлектометрического отклика внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83. Полученная информация поступает в контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6, в котором по полученным значениям Ai, заложенным значениям постоянных коэффициентов, в соответствии с выражением (6) из (1) определяется величина износа ΔR изделия при трении, полученное значение поступает на устройство отображения информации (на фиг. 1 устройство отображения информации не показано).Thus, the reflectometric response of the intra-fiber optical sensors of the wear and temperature of the product during friction is 8 1 , 8 2 and 8 3 through the first and second segments of the measuring fiber optic optical fibers 10 and 11, respectively, a splitter 9, a measuring optical fiber 3, the first and second outputs of the circulator 2, a transmitting fiber optic light guide 4 arrives at the detector 5, wherein registered a - amplitude measured at the central resonant wavelength λ M OTDR response vnutrivolokon s optical sensors wear quantity and temperature of the product during friction January 8, August 2 and August 3. The information received is sent to the controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction 6, in which the values of wear ΔR of the product during friction are determined in accordance with expression (6) from (1) using the obtained values of A i , fixed values of constant coefficients, the received value is received to the information display device (in Fig. 1, the information display device is not shown).

Преимущества использования внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 заключаются в уникальном преобразовании измеряемой температуры в смещение длин волн отраженного от них излучения и в возможности простого изготовления. При этом сами внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 являются неотделимой частью измерительного волоконно-оптического световода.The advantages of using intra-fiber optical sensors for wear and temperature during friction of 8 1 , 8 2 and 8 3 lie in the unique transformation of the measured temperature into a shift in the wavelengths of the radiation reflected from them and in the possibility of simple manufacturing. In this case, the intra-fiber optical sensors of the amount of wear and temperature of the product during friction 8 1 , 8 2 and 8 3 are an integral part of the measuring optical fiber.

Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении может быть реализовано с использованием различных типов измерительных волоконно-оптических световодов 3, 10 и 11 и передающих волоконно-оптических световодов 4, конкретный вид которых определяется в зависимости от решаемых задач: диапазона измеряемых температур, физико-химических свойств изнашиваемого материала и т.д. Это могут быть кварцевые, германиевые, полимерные, сапфировые и др. волоконно-оптические световоды. Во всех указанных волоконно-оптических световодах могут быть сформированы внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83.A device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction can be implemented using various types of measuring fiber optic optical fibers 3, 10 and 11 and transmitting optical fiber 4, the specific form of which is determined depending on the tasks being solved: the range of measured temperatures, physically -chemical properties of the wear material, etc. It can be quartz, germanium, polymer, sapphire and other fiber optic fibers. In all of these optical fibers, intra-fiber optical sensors of wear and temperature during friction of 8 1 , 8 2 and 8 3 can be formed.

Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении может быть реализовано на следующих элементах, рассчитанных на работу на длине волны 1550 нм:A device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction can be implemented on the following elements, designed to operate at a wavelength of 1550 nm:

- широкополосный источник непрерывного лазерного излучения 1 SLD-1550-3 - лазерный диод фирмы «Superlum»;- a broadband source of continuous laser radiation 1 SLD-1550-3 - a laser diode from the company "Superlum";

- циркулятор 2 - циркулятор 3PIOC-1550 фирмы «Flyin»;- circulator 2 - circulator 3PIOC-1550 company "Flyin";

- измерительный волоконно-оптический световод 3 (10 и 11) и передающий волоконно-оптический световод 4 - волоконно-оптический световод SMF-28 фирмы «Corning»;- measuring fiber-optic fiber 3 (10 and 11) and transmitting fiber-optic fiber 4 - fiber optic fiber SMF-28 from Corning;

- внутриволоконные оптические датчики величины износа и температуры изделия при трении 81, 82 и 83 на основе волоконных брэгговских решеток записанных на волокне SMF-28 в НЦВО «Фотоника» (Москва), НИИ ПРЭФЖС КНИТУ-КАИ (Казань), Инверсия-Файбер (Новосибирск), Инверсия-Сенсор (Пермь) и т.д., либо покупные датчики этих фирм и фирмы FiberSensing;- intra-fiber optical sensors of wear and temperature of the product during friction of 8 1 , 8 2 and 8 3 based on fiber Bragg gratings recorded on SMF-28 fiber in the Scientific Center for Higher Education “Photonika” (Moscow), SRI PREFFS KNITU-KAI (Kazan), Inversion- Fiber (Novosibirsk), Inversion Sensor (Perm), etc., or purchased sensors from these firms and FiberSensing;

- детектор 5 - LSIPD-I75-FA волоконно-оптический InGaAs PIN фотоприемник фирмы IFP;- detector 5 - LSIPD-I75-FA fiber-optic InGaAs PIN photodetector company IFP;

- контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении 6 - микропроцессорный контроллер на базе чипов фирм Atmel, Microchip и т.д.- a controller for determining the amount of wear and temperature of the product during friction; 6 - a microprocessor controller based on chips from Atmel, Microchip, etc.

При реализации устройства для измерения величины износа и температуры изделия при трении все указанные блоки генерации, приема и обработки сигналов могут быть выполнены на едином кристалле или в интегральном исполнении.When implementing a device for measuring the amount of wear and temperature of a product during friction, all of the indicated blocks for generating, receiving and processing signals can be performed on a single chip or in an integral design.

По сравнению с устройством по прототипу, использование, как минимум, двух последовательно расположенных внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 позволяет увеличить диапазон непрерывного измерения величины износа изделия 7 (кратно числу сформированных внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры изделия при трении), по сравнению с единичной ВБР, имеющей длину 5-30 мм, а размещение внутриволоконных оптических датчиков величины износа и температуры при трении на основе брэгговской решетки 81-83 в изделии 7 таким образом, что один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки 83, расположен так, что он перекрывает участок второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, не занятый его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток, а участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода 3, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении 83 на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, на котором сформированы, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении 81 и 82 на основе брэгговских решеток, позволяет избавиться от «мертвой зоны» - участка второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода 11, на котором нет внутриволоконного оптического датчика величины износа и температуры изделия при трении 81 или 82.Compared with the prototype device, the use of at least two in-line optical fiber sensors of the amount of wear and temperature of the product under friction 8 1 and 8 2 allows you to increase the range of continuous measurement of the amount of wear of the product 7 (multiple of the number of formed fiber-optic optical sensors of the amount of wear and temperature friction products), compared with a single FBG, having a length of 5-30 mm, and the placement of fiber-optic intra-fiber sensors of wear and temperature during friction Nove Bragg grating August 1 -8 3 in item 7 in such a way that one optical sensor vnutrivolokonny the wear and temperature of the product when rubbing a Bragg grating August 3, it is disposed so that it overlaps the second segment of the measuring portion of the fiber optic light guide 11, not occupied by at least two intra-fiber optical sensors of the amount of wear and temperature of the product during friction 8 1 and 8 2 based on Bragg gratings, and sections of the second end of the measuring optical fiber 3, not occupied e First, with at least one intra-fiber optical sensor, the values of wear and temperature of the product during friction 8 3 based on the Bragg grating are overlapped by sections of the second segment of the measuring fiber-optic optical fiber 11, on which at least two intra-fiber optical sensors of wear and temperature are formed with friction 8 1 and 8 2 based on the Bragg gratings, it allows you to get rid of the “dead zone” - the section of the second segment of the measuring fiber-optic fiber 11, on which there are no inside wires of the optical sensor of the amount of wear and temperature of the product under friction of 8 1 or 8 2 .

Все это позволяет говорить о достижении решения поставленной технической задачи (технического результата) - существенном увеличении диапазона непрерывного измерения величины износа изделия 7 без существенного усложнения конструкции устройства.All this allows us to talk about achieving a solution of the technical problem (technical result) - a significant increase in the range of continuous measurement of the wear of the product 7 without significantly complicating the design of the device.

Claims (1)

1. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении, содержащее последовательно соединенные широкополосный источник непрерывного лазерного излучения, циркулятор и, как минимум, один измерительный волоконно-оптический световод, второй конец которого предназначен для размещения в изделии на глубине, равной или меньшей расстояния до трущейся поверхности, и в котором сформирован внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, а также последовательно соединенные, как минимум, один передающий волоконно-оптический световод, детектор и контроллер определения величины износа и температуры изделия при трении, причем первый конец передающего волоконно-оптического световода соединен со вторым выходом циркулятора, отличающееся тем, что за циркулятором в разрыв измерительного волоконно-оптического световода установлен разветвитель таким образом, что второй конец измерительного волоконно-оптического световода, предназначенный для размещения в изделии, через первый отрезок измерительного волоконно-оптического световода соединен с первым выходом разветвителя, а ко второму выходу разветвителя подключен второй отрезок измерительного волоконно-оптического световода, на втором конце которого, предназначенном для размещения в изделии, последовательно друг за другом сформировано, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, как миннимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, сформированный на втором конце измерительного волоконно-оптического световода, расположен так, что он перекрывает участок второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, не занятого его, как минимум, двумя внутриволоконными оптическими датчиками величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток, а участки второго конца измерительного волоконно-оптического световода, не занятые его, как минимум, одним внутриволоконным оптическим датчиком величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговской решетки, перекрываются участками второго отрезка измерительного волоконно-оптического световода, предназначенного для размещения в изделии, на котором сформированы, как минимум, два внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении на основе брэгговских решеток, причем, как минимум, два последовательно расположенных внутриволоконных оптических датчика величины износа и температуры изделия при трении, сформированные во втором отрезке измерительного волоконно-оптического световода, и, как минимум, один внутриволоконный оптический датчик величины износа и температуры изделия при трении, сформированный во втором конце измерительного волоконно-оптического световода, выполненные на основе брэгговских решеток, настроены на одну рабочую длину волны.1. A device for measuring the amount of wear and temperature of the product during friction, containing a series-connected broadband source of continuous laser radiation, a circulator and at least one measuring fiber optic fiber, the second end of which is designed to be placed in the product at a depth equal to or less than the distance to the rubbing surface, and in which an intrafiber optical sensor of the amount of wear and temperature of the product during friction is formed based on the Bragg grating, as well as at least one transmitting fiber optic fiber, a detector and a controller for determining the amount of wear and temperature of the product due to friction are connected, the first end of the transmitting optical fiber being connected to the second output of the circulator, characterized in that behind the circulator there is a break in the measuring fiber an optical fiber is equipped with a splitter so that the second end of the measuring optical fiber, intended for placement in the product, through the first segment of the meter A fiber optic fiber is connected to the first output of the splitter, and a second segment of the measuring fiber optic fiber is connected to the second output of the splitter, at the second end of which is designed to be placed in the product, at least two intra-fiber optical sensors of size the wear and temperature of the product during friction based on the Bragg grating, as a minimum, one optical fiber sensor for the amount of wear and temperature of the product during friction on Again, the Bragg grating, formed at the second end of the measuring optical fiber, is located so that it overlaps the second segment of the measuring optical fiber, designed to be placed in the product, not occupied by at least two intra-fiber optical sensors for wear and temperature friction products based on Bragg gratings, and sections of the second end of the measuring optical fiber, not occupied by at least one intra-fiber the optical sensor for the wear and temperature of the product during friction based on the Bragg grating, overlap with sections of the second segment of the measuring optical fiber, designed to be placed in the product, on which at least two intra-fiber optical sensors for the amount of wear and temperature of the product during friction based on Bragg gratings, and at least two consecutively located intra-fiber optical sensors of the amount of wear and temperature of the product during friction, form ated in the second segment of the measuring optical fiber lightguide, and at least one vnutrivolokonny optical sensor wear quantity and temperature of the product during friction formed in the second end of the measuring fiber optic light guide formed based on Bragg gratings tuned to the same operating wavelength.
RU2016124796U 2016-06-21 2016-06-21 DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION RU170835U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124796U RU170835U1 (en) 2016-06-21 2016-06-21 DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124796U RU170835U1 (en) 2016-06-21 2016-06-21 DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170835U1 true RU170835U1 (en) 2017-05-11

Family

ID=58716236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016124796U RU170835U1 (en) 2016-06-21 2016-06-21 DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170835U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180903U1 (en) * 2017-10-31 2018-06-29 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Каскад" (АО "НПО "Каскад") FIBER OPTICAL THERMOMETER
RU2685439C1 (en) * 2018-05-31 2019-04-18 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Onboard distributed control and leaks diagnostics system based on technologies of photonics
CN112798262A (en) * 2021-02-05 2021-05-14 天津求实飞博科技有限公司 Shield constructs quick-witted tool bit wearing and tearing monitoring devices based on fiber grating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282142C1 (en) * 2004-12-28 2006-08-20 Закрытое акционерное общество ЦНИТИ "Техномаш-ВОС" (ЗАО ЦНИТИ "Техномаш-ВОС") Fiber-optic deformation sensor
RU2427795C1 (en) * 2009-12-03 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of measuring deformation of structures made from composite materials
WO2012005904A1 (en) * 2010-06-29 2012-01-12 Lenterra, Inc. Shear stress measurement apparatus
RU2538076C2 (en) * 2012-05-31 2015-01-10 Кид Текнолоджис, Инк. Fibre-optic sensor system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282142C1 (en) * 2004-12-28 2006-08-20 Закрытое акционерное общество ЦНИТИ "Техномаш-ВОС" (ЗАО ЦНИТИ "Техномаш-ВОС") Fiber-optic deformation sensor
RU2427795C1 (en) * 2009-12-03 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of measuring deformation of structures made from composite materials
WO2012005904A1 (en) * 2010-06-29 2012-01-12 Lenterra, Inc. Shear stress measurement apparatus
RU2538076C2 (en) * 2012-05-31 2015-01-10 Кид Текнолоджис, Инк. Fibre-optic sensor system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180903U1 (en) * 2017-10-31 2018-06-29 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Каскад" (АО "НПО "Каскад") FIBER OPTICAL THERMOMETER
RU2685439C1 (en) * 2018-05-31 2019-04-18 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Onboard distributed control and leaks diagnostics system based on technologies of photonics
CN112798262A (en) * 2021-02-05 2021-05-14 天津求实飞博科技有限公司 Shield constructs quick-witted tool bit wearing and tearing monitoring devices based on fiber grating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3009297C (en) Fibre optic temperature measurement
Gholamzadeh et al. Fiber optic sensors
US9810556B2 (en) Apparatus for measuring optical signals from multiple optical fiber sensors
EP0153924B1 (en) Measuring apparatus and method
Hoffmann et al. Applications of fibre optic temperature measurement.
EP0457941B1 (en) Apparatus and method for measuring temperatures by using optical fiber
US9778077B2 (en) Optical fiber sensor device
Zhou et al. Simultaneous strain and temperature measurement with fiber Bragg grating and multimode fibers using an intensity-based interrogation method
CN101556193A (en) Device and method for calibrating a fibre optic temperature measuring system
RU170835U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION
CN109141487A (en) A kind of distributed fiberoptic sensor
RU2557577C1 (en) Measuring device of value of wear and temperature of product at friction
Handerek et al. Improved optical power budget in distributed acoustic sensing using enhanced scattering optical fibre
EP3172545B1 (en) Temperature sensor
RU2631082C1 (en) Device for measuring wear amount and temperature of product at friction (versions)
US10254198B2 (en) Birefringent multi-peak optical reference element and birefringent sensor system
RU166821U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION
RU150177U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF WEAR AND PRODUCT TEMPERATURE DURING FRICTION
CN110440837A (en) A kind of synchronous sensing acquisition instrument of many reference amounts optical fiber and sensing acquisition method
Nurulain et al. A Review on Optical Fibre Sensor Topology and ModulationTechnique
RU2491523C1 (en) Fibre-optic thermometer
Magalhães et al. Curvature sensor based on a long-period grating in a fiber ring resonator interrogated by an OTDR
Kaplan et al. Simultanous measurement of temperature and strain based on HiBi FBG using OFDR
Smith et al. Simultaneous strain and temperature measurement using a Brillouin-scattering-based distributed sensor
Kuznetsov et al. FBG based brush length sensors for onboard measurement systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180622