25 Июл

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОПРОСА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Устройство по измерению параметров физических полей, имеет ряд недостатков, таких как необходимость в наличии сложного блока спектра, анализа принятого излучения, так же оптоэлектронная обработка сигналов представляет определенную сложность и требует применения таких элементов, как перестраиваемых лазерных излучателей, или нескольких фотоприемников, и как следствие эти элементы являются дополнительными источниками погрешности, т.е точность данных устройств снижается. На рисунках 1 и 2 предоставлены схемы, которые реализуются с помощью двухчастотного лазерного излучателя(т.е. используют двухчастотное зондирующее колебание).

Рис. 1- Схема устройства для измерения параметров физ. полей в Optisystem

Рис. 2 — Схема устройства для измерения параметров физ. полей в Optisystem

Так же существуют отличия в данных схемах, в устройстве на рисунке1 используется фазометр для определения разности фаз двух пар колебаний и передачи сигнала на контроллер определения параметров физических полей, отличительной особенностью устройства изображенном на рисунке 2является то что, вместо фазометра применяется фазовый детектор, для определения знака разности фаз, и используется с ним измеритель коэффициента модуляции.

Следовательно, стоимость этих двух устройств отличается, ведь устройство требует наличия тройного измерителя коэффициента модуляции, что заметно увеличивает стоимость полученной схемы, но при этом благодаря тому же измерению коэффициента модуляции получаются более высокая точность измерения параметров физических полей и чувствительности. На рисунке 3 изображена зависимость разности фаз каналов от температурного воздействия при этом видно, что разность фаз при увеличении температуры, т.е при изменении обобщенной расстройки полосы пропускания, изменяется постепенно, в прямой прогрессии. На рисунке 4 изображена зависимость коэффициента модуляции от температуры ВБР.

Рис 3 — Зависимость разности фаз каналов от температурного воздействия

Рис 4 — Зависимость коэффициента модуляции от температурного воздействия

Зависимость построена для случая подачи на ВБР сгенерированной двухчастотным лазерным излучателем пары сигналов одинаковой амплитуды со средней частотой, соответствующей центральной частоте его полосы пропускания при заданном значении параметра физического поля, и разностной частотой, равной полуширине указанной полосы пропускания. В этом случае обеспечиваются оптимальные по чувствительности и крутизне измерительного преобразования параметры устройства.

Схема изображенная на рисунке 5 отличается от ранее рассмотренных тем, что в отличие от первых двух устройств, это реализуется с помощью четырехчастотного источника, следовательно оно генерирует не два, а четыре сигнала с одинаковой амплитудой, так же следует выделить, что в этом устройстве разделение четырех пар сигналов осуществляется после оптического датчика ВРБ (волоконной решетки Брэгга), а оптический разветвитель в данной схеме отсутствует, также вместо определения разности фаз определяется амплитуда огибающей первой и второй пар сигналов(определение происходит в первом и втором амплитудном детекторе) и следовательно именно с измерением разности амплитуд огибающих биений между сигналов первой и второй пары и значениям заложенным в контроллере определяют параметры физических полей.

Рис. 5 — Схема устройства для измерения параметров физ. полей в Optisystem

Известен способ для измерения характеристик резонансных структур [5], заключающийся в том, что подают одночастотное зондирующее колебание, изменяемое по определенному закону в диапазоне измерений с выхода векторного или скалярного анализатора цепей на вход резонансной структуры, и принимают его на входе векторного или скалярного анализатора цепей отраженным от или прошедшим через резонансную структуру, регистрируют изменения параметров зондирующего колебания, по которым определяют резонансные частоту fp, амплитуду UPи добротность Q резонансной структуры.

Устройство, реализующее данный способ, содержит последовательно соединенные скалярный или векторный анализатор цепей, первую линию передачи, резонансную структуру и опционально при измерениях на прохождение вторую линию передачи, при этом выход второй линии передачи подключен к входу скалярного или векторного анализатора цепей.

Недостатком указанных способа и устройства является необходимость проведения измерений во всей полосе частот измерений, а не только резонансной структуры, или при использовании специального программного обеспечения в полосе частот, необходимой для определения добротности, использования сложных дорогостоящих скалярного или векторного анализатора цепей и широкополосных пик-детекторов мощности СВЧ диапазона. Это приводит к тому, что подобные устройства преимущественно являются лабораторными. Спектральное измерение мощности характеризуется малым отношением сигнал/шум, характеристик резонансных структур и снижению их точности в целом.

Список литературы:

  1. Денисенко П.Е., Денисенко Е.П. Симметричное двухчастотное излучение на основе модуляции оптического излучения с помощью электрооптического модулятора Маха-Цендера // Современный научный вестник №50 (189) 2013, серия: технические науки, с. 81-89, Белгород.
  2. Устройство для измерения параметров физических : пат. 122174 Рос. Федерация : МПК G01K 11/32 / П.Е. Денисенко, В.Г. Куприянов, О.Г. Морозов, Г.А. Морозов, Т.С. Садеев, А.М. Салихов; КНИТУ-КАИ, Россия. — № 2012124693/28, заявл. 14.06.2012; опубл. 20.11.2012, Бюл. № 32.
  3. Денисенко П.Е., Денисенко Е.П. Четырехчастотный метод мониторинга волоконных решеток Брэгга // Молодой ученый №12(59), декабрь 2013, с. 122-125, Казань.
  4. Hunter D. B. Reflectivity tapped fiber optic transversal filter using in-fiber Bragg gratings / D. B. Hunter, R. Minasian // Electron. – 1995. — V. 31. — P. 1010-1012.
  5. S.Venkatesh, G.S.V.Ranghatan. An overview of dielectric properties measuring techniques. Canadian Biosystems Engineering, v.47, 2005, pp.7.15-7.30
    СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОПРОСА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ
    В данном докладе рассмотреныразличия в устройствах смоделированных в Optisystem, их преимущества и недостатки, различия в стоимости, габаритах, и их чувствительности и точности измерений.
    Written by: Галин Артем Викторович, Малых Дмитрий Вячеславович, Файзуллин Ренат Илдусович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/20/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)
    Available in: Ebook