Волоконный датчик

Cтраница 3

Зависимости интенсивности пробной волны как функции сдвига частоты лазерного излучения. [31]

Некоторые затруднения применения распределенных ВРМБ-датчиков были связаны с трудностью разделения эффектов от сдвига частоты акустической волны под воздействием температуры и механических напряжений, так как они могли проявляться одновременно. В работе [21] эту проблему удалось разрешить за счет использования в одном волоконном датчике двух параллельных чувствительных участков равной длины. Один из участков был натянут между двумя точками, а другой свободно лежал между этими точками. В результате, свободно лежащий участок был чувствителен только к температуре, тогда как натянутый участок оказывался чувствительным к температуре и механическим напряжениям. [32]

Изложенные выше результаты показывают, что использование интерферометров Саньяка в волоконных датчиках физических величин требует включения в их состав волоконных линий задержки длиной от нескольких сот метров до нескольких километров. Но это означает, что создание на их основе распределенных измерительных массивов, состоящих из сотен волоконных датчиков, не может быть реализовано прямым образом ввиду громоздкости и значительного возрастания стоимости данной системы. [33]

Возможность достижения такого уровня чувствительности к деформационным воздействиям открывает перспективы для создания высокоточных чувствительных элементов для различных типов волоконных датчиков, например акустических гидрофонов и магнитометров. [34]

Наряду с рассмотренными выше шумами волоконно-оптической измерительной системы, наблюдается еще ряд шумов, генерируемых на участке между источником и приемником излучения. Как оказалось, волоконный световод, используемый для передачи сигнала и для создания чувствительного элемента датчика, а также сами конструкции волоконных датчиков демонстрируют нежелательную чувствительность к неконтролируемым внешним воздействиям, таким, как акустические вибрации или температурные изменения в окружающей среде. Эти шумы, согласно принятой выше классификации, не относятся к типу фундаментальных шумов, поскольку могут быть устранены посредством создания специальных защищенных конструкций датчиков. [35]

Волоконно-оптический модовый фильтр. 1 - одноволоконный интерферометр. 2 - область модового фильтра. 3 - передающее волокно.| Фотография волоконно-оптического акселерометра. [36]

Важно отметить, что такая конструкция ОМИ позволяет реализовать все схемы электронной обработки интерференционной картины, изложенные выше, в разделе, посвященном принципам интерферометрических измерений. Кроме того, двухмодовый ОМИ позволяет создать полностью волноводную систему пространственного фильтра, что очень важно для создания компактных и более надежных схем волоконных датчиков. [37]

Излагаются физико-технические основы распределенных волоконно-оптических датчиков физических величин как главных конструктивных элементов нового класса измерительных приборов - распределенных информационно-измерительных систем с признаками искусственного интеллекта. С единой методической позиции дано описание принципов работы базовых конструкций волоконно-оптических датчиков. Приводятся данные по сосредоточенным и распределенным амплитудным, поляризационным, фазовым и нелинейно-оптическим волоконным датчикам. Рассмотрены принципы и схемы интегрирования датчиков в распределенные измерительные линии и системы. Дано описание и выявлены особенности топологии волоконно-оптической распределенной измерительной сети томографического типа. Определены пути по применению обучаемых нейронных сетей для обработки сигналов распределенных волоконно-оптических измерительных систем. [38]

Однако из-за малых геометрических размеров чувствительных элементов ВОБР-датчики относятся к классу точечных, или сосредоточенных, датчиков. К настоящему времени было предложены и исследованы разнообразные схемы мультиплексирования брэгговских волоконных датчиков, принципы действия которых, главным образом, основаны на созданных ранее принципах мультиплексирования телекоммуникационных систем связи. К ним относятся: метод спектрального мультиплексирования ( МСМ), метод импульсно-временного мультиплексирования ( ИВМ), а также методы, основанные на комбинации МСМ - и ИВМ-методов. [39]

Значительное влияние на порог чувствительности двухплечевых волоконных интерферометров оказывают температурные флуктуации фазы излучения. На рис. 4.7 приведены теоретические и экспериментальные зависимости спектра шумов волоконного интерферометра Маха-Цендера, разность длин плеч которого не превышает одного сантиметра соответственно для длины плеч 10, 100 и 1000 м [13], демонстрирующие довольно хорошее совпадение. Такой уровень собственных шумов позволяет обеспечить достаточно высокий уровень фазовой чувствительности интерференционных волоконных датчиков. [40]

Аналогично, как и для двухслойных волоконных световодов, для ВС с градиентным профилем показателя преломления возможно существование одномодового режима работы. Главное отличие от двухслойного волокна: для ВС с параболическим профилем показателя преломления предельное значение нормализованной частоты, при которой наблюдается режим отсечки, увеличивается в 1 47 раза. Это позволяет увеличить значение относительного радиуса сердцевины волоконного световода, сохранив при этом одномодовый режим, и тем самым снизить точностные требования для технологии производства волоконных датчиков. [41]

Однако применение одномодовых волоконных световодов в таких устройствах, помимо удорожания измерительных систем, приводит к возникновению ряда технологических и эксплуатационных проблем. Прежде всего эти проблемы связаны с повышенными требованиями к юстировке оптической схемы и, как следствие, с более жесткими требованиями к обеспечению защиты устройств от воздействия внешних факторов. Кроме того, малая числовая аппертура одномодовых световодов не позволяет обеспечить ввод в них большой световой мощности, величина которой также ограничивается в связи с рассеянием и нелинейными эффектами взаимодействия излучения в световодах малого диаметра. Поэтому чем во всем мире постоянно ведутся работы, направленные на решение проблемы использования многомодовых волоконных световодов в фазовых волоконных датчиках. [42]

Волоконные световоды для волоконно-оптических датчиков В настоящее время главный приоритет промышленности, выпускающей волоконные световоды, состоит в создании волоконных световодов применительно к системам телекоммуникаций. Эти волокна имеют низкое затухание 0 5 дБ / км и оптимизированы для использования в спектральном диапазоне вблизи 1 3 и 1 55 мкм. Эти две длины волны излучения представляют интерес с точки зрения наличия нулевой материальной дисперсии ( 1 3 мкм) и минимума потерь ( 1 55 мкм) для одномодовых кварцевых волокон. В то же время создание волоконно-оптических датчиков требует использования излучения других областей спектра, а также многомодовых световодов. Для волоконных датчиков также большое значение имеет оптимизация подбора диаметра сердцевины, ее материала и разности показателей преломления сердцевины и оболочки. [43]

Страницы: 1 2 3