Введение к работе
Дкц&тшоиь, Волоконно-оптические датчики широко применяются ^в самых различных областях науки и техники: приборостроении, судостроении, авиации, энергетике, медицине и т.д. (1-4]. Среди большого числа датчиков разнообразных типов выделяются фазовые или интёрферомётрйческие устройства. Им присуши высокая чувствительность, большой^ динамический диапазон, широкие' "функциональные возможности при регистрации и обработке информационных сигналов, [2,4]. В таких устройствах могут применяться одиомодовые и многомоловые волоконные световоды. При построении устройств на одномодовых волоконных интерферометрах актуальными являются вопросы разработки Простых и эффективных способов приема интерференционных сигналов [5]. Для многомоловых датчиков, отличающихся сложностью физических процессов^ необходимо создание инженерных методик расчета их параметров, не требующих детального анализа явлений на уровне отдельных мол и модовых групп. - Весьма важной Представляется задача разработки волоконно-оптическнх измерительных систем, позволяющих регистрировать двух- и трехмерные физические поля или распределения физических величин по некоторому объему.
Для практического решения перечисленных залач необходимыми также являются разработка и создание радиоэлектронных устройств, обеспечивающих надежное функционирование волоконного датчика как,единой оптоэлектронной системы.
В связи с этим представляется шузлышм исследование волоконно-оптических интерферометрических датчиков физических величин, направленное на повышение их эффективности и улучшение характеристик.
Шлію.„лнссртацішіінй - рабйтм является отыскание оптимальных оитоэлектронных и схемотехнических решений формирования и обработки сигналов первичных волоконных преобразователей и построение на их основе волоконно-оптических датчиков и линий сбора данных.
Осііадшоадачи,-вьітекдю.ад
І.Разработка простых и эффективных методов приема и обработки сигналов волоконно-оптических.интерферометров.
2.Развйтнё методов расчета многомодовых интерферометров, учитывающих реальные свойства световодов.
. З.Ралработха распределенных первичных преобразователей на основе волоконных интерферометров.
4.Созланне комплекса электронных устройств, обеспечивающих реализацию разработанных алгоритмов регистрации и обработки сигналов и надежное функционирование волоконных датчиков физических величин.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
1 .Разработан псевдогетеродинный способ регистрации сигналов в оптическом интерферометрическои датчике, отличающийся простотой и эффективностью.
2.Установлены статистические закономерности поведения сигналов в многомодовых волоконных интерферометрах, позволяющие рассчитывать их параметры.
Э.Разработано устройство реверсивного счета интерференционных полос с большим диапазоном измерений и применением цифровой обработки квадратурных модуляционных'сигналов.
4.Найдены условия независимой работы волоконных интерферометров при последовательном их соединении, что позволяет создавать многоалементные устройства сбора данных.
5.На основе новых принципов регистрации и обработки сигналов
волоконных интерферометров разработаны, изготовлены и исследованы
волоконно-оптические датчики. физических величин с улучшенными
характернстихамл. '.'"'.
Практическая ценность работы состоит в непосредственном применении ее результагов для создания волоконно-оптических датчиков и линий сбора данных. Результаты теоретического анализа применимы для инженерных расчетов' характеристик оптоалектронных устройств на волоконных, интерферометрах.
Осноьные положения, выносимые на зашиту:
І.Ддя создания высокочувствительных широкодиапазонйых волоконно-оптических иитерферометрических датчиков целесообразно применять пссвдогетеролшшый способ приема сигналов.
2.Прн расчете параметров многомодовых волоконных' интерферометров удобно использовать статистичесхие закономерности, что позволяет упростить вычисления при большом количестве мод и использовать в одномодовых и многомодовых устройства единые алгоритмы обработки сигналов.
З.Ори создании датчиков с большим динамическим . диапазоном целесообразно для обработки сипіалов использовать метод гармонической фазовой модуляции с регистрацией первой и второй гармоиики частоты подулацнв, что обеспечивает реверсььный счет интерференционных полос, а также простоту н высокую помехоустойчивость электронных устройств, реализующихДанный алгоритм.
4Ліри использовании ые.одь, гармонической фазовой модуляции выбором рехим.; рабогы устройстьа можно обеспечить независимый прием информации от ио&'іе.'іииатс'іью соедшіені.ілч г.ніерферомегров, чіо іюзволяет создавать линии сбора дамиыч и ^мденные во>и>ы>нныс диічики с ненгранпоианиым иодво;шшим
СІІС>Г*.!,Нііч ,
y
Аароб.аішя__рабсіім. Основные результаты исследований и положення
диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих
конференциях:' "
Республиканская научно-техническая конференция "Волоконно:: оптические системы передачи" - Донецк, 1987 год.
Научно-технический семинар по электронным датчикам "Сенсор-87" -Черновцы, 1987 год.
Всесоюзная научно-техническая конференция "Проектирование радиоэлектронных устройств на диалектрических волноводах н резонаторах" -Тбилиси, 1988 год. ' - \\
Второй научно-технический, семинар "Применение волоконно-оптических систем передачи информации в энергетических комплексах" Севастополь, 1988 год.
Всесоюзная конференция "Волоконно-оптические системы передачи" -Москва, 1988 год.
Всесоюзная конференция "Волоконная оптика" - Москва, 1990 год.
Республиканский научно-технический семинар "Оптические датчики физических величин" - Бельцы, Молдавия, 1990 год.
Вторая Всесоюзная конференция "Фнзнческле проблемы оптической связи и обработки информации" - Севастополь, 1991 год.
Международные конференцш: ISFOC-91, ISFOC-92, ISFOC-93 - Салхт-ГІетербург, 1991, 1992,1993 года,
Российская научно-техническая конференция "Инновационные наукоемкие технологии для России" - Санкт-Петербург, 1995 год.
Пу&ПШШШ. Всего по материалам диссертации опубликовано 29 печатных и 4 рукописные работы, получены авторские свидетельства или положительные решения по четырем заявкам на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех осповиых разделов, заключециа а списка цитируемой литературы. Общий объем , работы 207 страявп, в том числе 91 страница с рисунками, список литературы содержит 1(5 наименований.
