Читать курсовая по математике: "Волоконно-оптические датчики температуры на основе решеток показателя преломления" Страница 2

(Назад) (Cкачать работу)

Сферы использования ВОД температуры и деформации объектов, построенные на основе решеток, весьма разнообразны. Приведем далеко не полный перечень возможных областей применения таких систем:

все виды строительства и коммуникаций, автомобилестроение, авиация, кораблестроение, эксплуатация и контроль состояния (целостность, безопасность) городских строений и промышленных объектов [6].

В основе использования волоконных брэгговских решеток (ВБР) лежит зависимость резонансной длины волны λБР от температуры световода и от приложенных к нему механических растягивающих или сжимающих напряжений.

Предложено большое число способов измерения смещения λБР [3]. Наиболее прямым из них является измерение спектра пропускания/отражения решетки с помощью широкополосного источника излучения и спектроанализатора либо с помощью узкополосного перестраиваемого лазера и фотоприемника. Такой способ является нечувствительным к оптическим потерям, которые могут возникать в оптическом тракте при проведении измерений, и обеспечивает высокую точность измерений λБР. Вместе с тем такая схема регистрации использует достаточно дорогостоящее оборудование и имеет ограниченное быстродействие.

Указанные схемы позволяют измерить физическую величину в месте нахождения ВБР, вместе с тем часто возникают задачи измерения пространственного распределения этой величины. Для этого разработаны схемы, позволяющие мультиплексировать чувствительные элементы, в том числе расположенные в одном световоде. К числу таких схем следует отнести:

-спектральное мультиплексирование каналов, при котором чувствительные элементы разнесены на различные длины волн;

-использование оптических переключателей, подключающих тот или иной чувствительный элемент к системе измерения;

-пространственно-временное мультиплексирование, при котором отклик от каждой из решеток регистрируется в различные моменты времени;

-комбинированные схемы, включающие в себя несколько принципов мультиплексирования каналов, перечисленных выше.

Перечисленные схемы измерения λБР, как правило, обеспечивают точность измерения температуры ~0.1ºС и относительного удлинения ~10-6.

Существует также большое число работ, посвященных важным на практике вопросам разделения влияния температуры и деформации на сдвиг резонансной длины волны решетки, а также одновременному измерению этих параметров [2].

Конструкция ВОД температуры и схема измерений.

Датчик температуры на основе ВБР представляет собой следующую систему [6]:рис.1. Конструкция датчика температуры на ВБР.

Общий принцип действия выглядит следующим образом: волоконная брэгговская решетка связывает основную моду световода с той же модой, распространяющейся в противоположном направлении. Это означает, что на определенной длине волны распространяющееся по световоду излучение отражается от решетки полностью или частично. Свойства этого отражения зависят от параметров решетки. Длина отражаемого света определяется формулой , где - эффективный показатель преломления, - период решетки [4].

При изменении температуры изменяется период брэгговской решетки, а значит, изменяется и длина отражаемого излучения. Эти изменения в спектре отраженного света фиксирует

Похожие работы