Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Козлов В.Л. -> "Оптоэлектронные датчики " -> 43

Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.

Козлов В.Л. Оптоэлектронные датчики — Радиофизика , 2005. — 116 c.
Скачать (прямая ссылка): optoelektronniedatchiki2005.pdf
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 .. 47 >> Следующая

Излучение лазера (лазерного диода, работающего на длине волны 1.3 мкм) попадает в один из световодов и проходит через место соединения с другим оптоволокном на конец трубки. Часть излучения отражается от алюминиевого зеркала, а часть выходит за пределы световода и частично отражается от диафрагмы. Часть отраженного излучения, попавшего в выходной световод, доходит до поверхности детектора. В зависимости от положения диафрагмы будет меняться фазовый сдвиг между сигналами, отраженными от алюминиевого зеркала и медной диафрагмы.
На пути к детектору эти две отраженных волны интерферируют друг с другом, что приводит к модуляции интенсивности света, поступающего на детектор. Таким образом, микрофон преобразует перемещение диафрагмы в интенсивность света. Теоретически, отношение сигнал/шум такого датчика составляет порядка 70-80 дБ, что позволяет детектировать перемещение диафрагмы, равное 1А (10-10 м).
На рис. 72 показана типовая зависимость оптической интенсивности и детектора от фазы интерференционного сигнала. Для получения линейной передаточной функции рабочую точку необходимо выбирать вблизи середины интервала интенсивности, где наблюдается максимальная чувствительность и наилучшая линейность. Положение рабочей точки и величина наклона регулируются при помощи подстройки длины
120
волны лазерного диода. Для сохранения пропорциональности датчика необходимо, чтобы отклонение диафрагмы не превышало четверти рабочей длины волны.
Рис. 72. Зависимость интенсивности излучения от фазы отраженного света
Диафрагма диаметром 1.25 мм изготавливается из медной фольги толщиной 0.05 мм. Использование меди обусловлено ее хорошей теплопроводностью и сравнительно низким коэффициентом упругости. Небольшой модуль упругости позволяет изготавливать более толстые диафрагмы, обеспечивающие лучшую теплоотдачу при сохранении таких же собственных частот и отклонений. Давление 1.4 кПа приводит к отклонению центральной части диафрагмы на 39 нм, что гораздо меньше четверти рабочей длины волны (1300 нм). Максимальная частота, которая может быть принята оптическим микрофоном, ограничена 100 кГц, что намного превышает требуемый рабочий диапазон при проведении акустического тестирования конструкций.
ЛЕКЦИЯ 16
16.1. Датчик радиоактивного излучения на основе изменения потерь
10 102 103 Доза излучения, рад
Рис. 73. Характеристика потерь оптического волокна с добавками таллия или сурьмы при облучении изотопом 60Со
При воздействии на оптическое волокно радиоактивного излучения потери волокна обычно увеличиваются. В области связи эти потери необходимо снижать до возможного минимума. С этой целью исследовались материалы покрытия и сердечника оптических волокон. В результате признан оптимальным материалом для сердечника чистый оксид кремния (SiO2). В оптических же волокнах с сердечником, содержащим железо, медь, кобальт, а также добавки бора или фтора (для снижения коэффи-
121
циента преломления), под воздействием гамма-лучей и нейтронного пучка потери увеличиваются по сравнению с волокнами, не содержащими этих материалов. Однако одновременно проявляется и так называемый эффект фотоотбеливания - устранение энергией света дефектов оптического волокна, вызываемых действием радиоактивных лучей. В результате нарушается линейность зависимости потерь в оптическом во локне от дозы излучения. Для оптических волокон, содержащих таллий и сурьму, эта зависимость получается линейной (рис.73). В подобных датчиках можно использовать также явление флюоресценции, возникающей под действием радиоактивного излучения.
16.2. Датчик температуры рециркуляционного типа.
Структура волоконно-оптического датчика рециркуляционного типа представлен на рис.74 [18]. Принцип действия основан на измерении частоты (периода) рециркуляции одиночного импульса с его периодической регенерацией. Работа данного ВОД основана на зависимости времени задержки распространения оптического импульса в ВС от температуры. Рост температуры световода приводит к увеличению его геометрической длины, изменению показателя преломления и, соответственно, к изменению периода рециркуляции, которое можно зарегистрировать достаточно просто и с высокой точностью. При использовании многомодовых волоконных световодов с алюминиевым покрытием длиной 100—
300 м можно измерять температуру в диапазоне -1000C...+6000C с погрешностью ±0,1 °С и временем измерения 1 с.
Рис. 74. Функциональная схема ВОД рецируляционного типа: ФИ-формирователь импульса, БРГ-блок регенерации, МТ-модулятор тока, ИЛ-инжекционный лазер, ВС-волоконный световод, ФП-фотоприемник, ПУ-пороговое устройство, ЭО-электронный осциллограф, ЧМ-частотомер, ЭВМ-компьютер или микропроцессор
122
Из рассмотренных структур датчиков с оптическим волокном в качестве чувствительного элемента, весьма высокой чувствительностью отличаются датчики интерферометрического типа, которые развиваются наиболее активно. При создании этих датчиков необходимо предусматривать меры по стабилизации выходного сигнала. Это достигается преимущественно обработкой сигнала, но в то же время и усовершенствованием самих волокон. Внедряются, в частности, оптические волокна с сохранением поляризации, волокна, нечувствительные к колебаниям температуры, давлению и т. д. Успешно разрабатываются специальные оптические волокна, например с жидким сердечником, с двойным сердечником и др. В дальнейшем можно ожидать появления новых оптических волокон, реализующих различные идеи.
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 .. 47 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed