Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Козлов В.Л. -> "Оптоэлектронные датчики " -> 39

Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.

Козлов В.Л. Оптоэлектронные датчики — Радиофизика , 2005. — 116 c.
Скачать (прямая ссылка): optoelektronniedatchiki2005.pdf
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 47 >> Следующая

Промышленность. В металлургии, химической и нефтеперерабатывающей отраслях зачастую датчики работают в неблагоприятных условиях: повышенные или пониженные температуры, агрессивные среды, сильные электрические и магнитные поля, взрывоопасная атмосфера. Именно здесь волоконно-оптические датчики с их бесконтактностью и дистанционностью измерений, а также стойкостью к окружающей среде имеют особое преимущество. В цветной и черной металлургии уже на-
i09
шли применение лазерные доплеровские измерители скорости, лучевые термометры, лучеводы изображения, сканирующие дефектоскопы поверхности металла и т. д. В нефтеперерабатывающей промышленности используются, например, волоконно-оптические датчики утечки.
В современном машиностроении по мере автоматизации производства и повышения точности обработки возрастают требования к точности и скорости измерений. Преимущества применения в этой отрасли волоконно-оптических датчиков перед датчиками других типов следующие: бесконтактность и дистанционность измерений, безындуктивность и высокая пространственная разрешающая способность. Здесь нашли применение такие датчики, как фотопрерыватели, кодеры, измерители смещения на основе многожильного волоконно-оптического кабеля, инерционные измерители ускорения и т. д.
Медицина. Высокая пространственная разрешающая способность при измерениях с лазером, безындуктивность, химическая и биологическая стойкость, гибкость и малый диаметр оптического волокна стимулировали разработку волоконно-оптических датчиков специально для медицины и биологических исследований. Уже применяются датчики насыщенности крови кислородом, датчики рН, лазерный доплеровский измеритель скорости потока крови, фотокардиограф и измеритель давления крови.
14.3. Волоконно-оптические датчики с волокном в качестве чувствительного элемента
Структуры волоконно-оптических чувствительных элементов. Для работы волоконно-оптического чувствительного элемента датчика можно использовать изменение фазы распространяющейся по оптическому волокну волны, поляризации, угла вращения плоскости поляризации, изменение потерь, явление рассеяния света под воздействием внешних факторов. Классификация систем чувствительных элементов на оптическом волокне приведена на рис. 64 [i7].
На рис. 64,а представлена схема интерферометра с оптическим трактом, реализованным на одномодовом волокне либо на волокне с сохранением поляризации. В одномодовом оптическом волокне распространяется только мода HEii, являющаяся основной. Эта мода приближенно может считаться линейно поляризованной, причем распределение интенсивности в поперечном сечении луча подчиняется закону Гаусса, что позволяет сравнительно просто добиться устойчивой интерференции. В обычном многомодовом оптическом волокне возможно распространение двух мод HEii с ортогональной поляризацией. При этом в силу неиде-
ii0
ально круглой формы поперечного сечения оптического волокна между модами возникает разность фаз, в результате чего выходящий из оптического волокна свет обычно становится эллиптически поляризованным.
Источник сбета Светоприемное устройству
5)
в)
2)
Источник
сбета
Температура
Давление
Десрормаидя
Напряженность магнитного паля дву к об о е давление
Электрический ток Напряженность магнитного поля (эсрфект Фарадея)
Звуковое давление (микроизгиб) Концентрация газа Радиоактивное излучение
Распределение температуры, деформации? аномалий
Рис. 64. Обобщенные схемы и объекты измерений датчиков с волоконно-оптическим чувствительным элементом, работающим на основе изменения фазы (а), вращения плоскости поляризации (б), изменения потерь (в), рассеяния (г)
В интерферометре при таких условиях интерференционные полосы оказываются размытыми, поэтому необходим ввод поляризатора или использование оптического волокна с сохранением поляризации. Интерференционное измерение - измерение расстояний в длинах световых волн или времени в периодах световой волны - обычно гарантирует высокую чувствительность. Использование оптического волокна в виде кольца с множеством витков увеличивает протяженность связи с измеряемым объектом и позволяет тем самым еще больше повысить чувствительность датчика. В датчиках типа интерферометра измеряемыми величинами являются температура, длина, давление. В соответствии с их колебаниями изменяется длина, коэффициент преломления оптического волокна, а в результате изменяется и фаза распространяющегося в нем излучения.
На рис. 64,б представлена схема датчика, в котором используется вращение плоскости поляризации. По сути, он соответствует измерителю тока или напряженности магнитного поля на эффекте Фарадея. Показанный на рис. 64,в чувствительный элемент на основе изменения потерь исследуется с точки зрения применения его в датчике давления, концентрации газа и радиоактивного излучения. На рис. 64,г представлена схема датчика распределения, измеряющего коэффициент отражения мето-
111
дом наблюдения за формой отраженного сигнала. Этот метод был разработан с целью обнаружения мест разрыва оптического волокна в линии связи и определения потерь вдоль оптического волокна. Он предусматривает измерение очень слабого света обратного рэлеевского рассеяния в системе с высоким отношением сигнал - шум. В последнее время исследуются структуры датчиков, работающих на этом принципе, для измерения распределения таких величин, как температура, давление и др.
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 47 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed