|
Реферат: Волоконно-оптические гироскопы (Технология)
Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской
Революции и ордена Трудового Красного Знамени
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.Э.Баумана.
________________________________________________
Факультет РЛ
Кафедра РЛ2
Реферат по теме
"Волоконно-оптические гироскопы"
студентки
Матвеевой Ляны Александровны
группа РЛ3-101.
Преподаватель
Немтинов Владимир Борисович
Оглавление
Оглавление 2
Введение 3
Принцип действия оптического гироскопа 3
Структурные схемы оптических гироскопов 5
Кольцевой лазерный гироскоп. 6
Волоконно-оптические гироскопы. 8
Оптический гироскоп с кольцевым резонатором пассивного типа 10
Методы повышения чувствительности 11
Шумовые факторы, методы их устранения 12
Основные оптические системы с повышенной стабильностью 13
Факторы, ограничивающие разрешающую способность 15
Характеристики и методы их улучшения 16
Система с фазовой модуляцией 17
Системы с изменением частоты 20
Система со световым гетеродинированием 22
Заключение 24
Список литературы 24
Введение
Гироскоп выполняет функции детектора угловой скорости в инерциальном
пространстве и по праву может называться абсолютным тахометром, являясь
структурным элементом инерциальной навигационной системы, обрабатывающей
информацию о местонахождении самолета или судна с целью выведения его на
курс. В состав этой системы обычно входит три гироскопа — для измерения
скорости вращения вокруг трех ортогональных осей, три акселерометра — для
определения скорости и расстояния и направлении трех осей и компьютер — для
обработки выходных сигналов этих приборов. К самолетным гироскопам
предъявляются очень высокие требования: разрешающая способность и дрейф
нуля 0,01(/ч, динамический диапазон 6 порядков, высокая стабильность (10-5)
масштабного коэффициента преобразования угла поворота в выходной сигнал. До
сих пор применялись в основном механические гироскопы, работающие на основе
эффекта удержания оси вращения тела в одном направлении инерциального
пространства (закон сохранения момента количества движения). Это
дорогостоящие приборы, поскольку требуется высокая точность формы тела
вращения и минимальное возможное трение подшипников. В отличие от
механических оптические гироскопы, например, волоконно-оптические,
созданные на основе эффекта Саньяка, имеют структуру статического типа,
обладающую рядом достоинств, основные из которых: отсутствие подвижных
деталей и, следовательно, устойчивость к ускорению; простота конструкции;
короткое время запуска; высокая чувствительность; высокая линейность
характеристик; низкая потребляемая мощность; высокая надежность.
Кроме того, возможно снижение стоимости волоконно-оптических
гироскопов за счет внедрения оптических интегральных схем. Наряду с
использованием в самолетах и на судах можно ожидать по мере прогресса в
технике гироскопов применения их в автомобилях, роботах и т. д.
Принцип действия оптического гироскопа
Принцип действия оптического гироскопа основан на эффекте Саньяка. По
круговому оптическому пути, как показано на рис. 1, благодаря расщепителю
луча свет распространяется в двух противоположных направлениях. Если при
этом система находится в покое относительно инерциального пространства, оба
световых луча распространяются встречно по оптическому пути одинаковой
длины. Поэтому при сложении лучей в расщепителе по завершении пути нет
фазового сдвига. Однако, когда оптическая система вращается в инерциальном
пространстве с угловой скоростью (, между световыми волнами возникает
разность фаз. Это явление и называется эффектом Саньяка.
[pic]
Рис.1. Принцип возникновения эффекта Саньяка
Пусть коэффициент преломления на оптическом пути n=1. При радиусе
оптического пути a время достижения расщепителя лучей светом, движущимся по
часовой стрелке, выражается как
[pic] (1)
[pic]
Рис.2. Эффект Саньяка при оптическом пути произвольной формы
в противоположном направлении —
[pic] (2)
где с — скорость света.
Из формул (1) и (2) разность времени распространения двух световых
волн с учетом c>>a(
[pic] (3)
Это означает, что появляется разность длины оптических путей
[pic] (4)
или, иначе говоря, разность фаз
[pic] (5)
Здесь S — площадь, окаймленная оптическим путем; k — волновое число.
Формула (5) вытекает из формулы (3) при допущении, что n=1 и
оптический путь имеет круговую форму, но возможно доказать, что формула (5)
является основной для эффекта Саньяка. Она не зависит от формы оптического
пути, положения центра вращения и коэффициента преломления.
[pic]
Рис.3. Структурные схемы гироскопов на эффекте Саньяка
(r и (l - частота генерации света с правым и левым вращением; ( - время,
необходимое для однократного прохождения светом кольцевого оптического
пути; (FSR - полный спектральный диапазон
Структурные схемы оптических гироскопов
На рис. 3 приведены общие схемы систем, разработанных для повышения
точности измерений. Кольцевой лазерный гироскоп (рис. 3, а) отличается
высокой частотой световой волны — до нескольких сотен терагерц. Волоконно-
оптический гироскоп на рис. 3, б имеет высокую чувствительность, благодаря
использованию длинного одномодового оптического волокна с низкими потерями.
В оптическом гироскопе пассивного типа с кольцевым резонатором (рис. 3, в)
используется острая резонансная характеристика резонатора.
Кольцевой лазерный гироскоп.
Кольцевой лазерный гироскоп изготовляется подобно газовому лазеру: в
кварцевом блоке путем расплавления создается полость (канал) в форме
треугольника и заполняется смесью гелия и неона. Длина волны генерируемого
лазером излучения 632,8 нм. Обычно частота генерации изменяется в
зависимости от длины лазерного резонатора. И в данном случае частоты двух
генерируемых световых волн, распространяющихся в противоположных
направлениях по треугольному оптическому пути (рис. 3, а), неодинаковы из-
за разности оптической длины (L [см. формулу (4)(. Поэтому можно
использовать для измерений частоту биений обеих генерируемых световых
волн, а именно
[pic] (6)
Здесь L — общая длина оптического пути в кольцевом резонаторе; ( —
длина волны генерации в состоянии покоя.
Иначе говоря, измерив (f, можно определить угловую скорость
относительно инерциального пространства. Поскольку частота света составляет
несколько сотен терагерц, даже ее незначительные изменения позволяют
измерить разность частот. Если выходным сигналом служит частота,
пропорциональная угловой скорости, то подсчетом выходных волн можно
определить приращение угла поворота в цифровой форме, что обеспечивает
высокую точность информации, подаваемой в навигационное вычислительное
устройство. Измерение частоты возможно в широком динамическом диапазоне, а
следовательно, и динамический диапазон кольцевого лазерного гироскопа
вполне можно расширить и сделать достаточным для инерциальной навигационной
системы. В этом большое преимущество данных гироскопов.
Исследование кольцевых лазерных гироскопов началось в 60-х годах. К
настоящему времени достигнута разрешающая способность и стабильность
нулевой точки примерно 0,001(/ч. В последнее время кольцевые лазерные
гироскопы применяются в инерциальной системе отсчета не только в самолетах
«Боинг» 757/767, но и в аэробусах А310. В Японии опубликованы сообщения об
измерении ими угловой скорости 0,01(/ч.
Таким образом, кольцевой лазерный гироскоп достиг уже стадии
практического применения, но, тем не менее, остается ряд нерешенных
проблем:
1. Нелинейность выходного сигнала при малой угловой скорости (влияние
синхронизма).
2. Дрейф выходного сигнала из-за газовых потоков в лазере.
3. Изменение длины оптического пути под воздействием теплового
расширения, давления и механических деформаций.
Из этих проблем самой важной является первая. При малых угловых
скоростях уменьшается разность частот генерируемых световых волн, а это
приводит к синхронизму ((f=0) и невозможности обнаружения вращения.
(Типичный порог обнаружения при этом 10(/ч.) Зона нечувствительности,
обусловленная синхронизмом, показана на рис. 3, a штриховыми линиями.
Указанная выше разрешающая способность обнаружения 0,001(/ч обеспечивается
при подавлении явления синхронизма путем приведения всей системы к
микроколебаниям (метод Дейза). Но нелинейность при незначительном повороте
все же остается, кроме того, это означает, что не используется такое
преимущество оптического гироскопа, как его неподвижность.
В кольцевом лазерном гироскопе возникает явление синхронизма, так как
это активная конструкция и сама оптическая катушка для обнаружения вращения
входит в состав лазерного генератора. Напротив, в интерферометре Саньяка,
представленном на рис. 1, вышеупомянутое явление не возникает, поскольку
это пассивная конструкция, при которой световой источник находится вне
чувствительной петли. Основное внимание здесь уделяется оптическому
волокну, снижению потерь в нем.
[pic]
Рис.4. Принципиальная оптическая схема волоконно-оптического гироскопа
Волоконно-оптические гироскопы.
На рис. 4 приведена оптическая схема волоконно-оптического гироскопа.
По сути это интерферометр Саньяка (см. рис. 1), в котором круговой
оптический контур заменен на катушку из длинного одномодового оптического
волокна. Часть схемы, обведенная штриховой линией, необходима для повышения
стабильности нулевой точки. Таким образом, разность фаз между двумя
световыми волнами, обусловленная эффектом Саньяка, с учетом формулы (5)
выражается как
[pic] (7)
где N — число витков в катушке из волокна; L — длина волокна; а —
радиус катушки.
Следует обратить внимание на то, что в основные формулы не входит
коэффициент преломления света в волокне.
Благодаря совершенствованию технологии производства выпускается
волокно с очень низкими потерями. Чтобы не повредить волокно, намотка
производится на катушку радиусом несколько сантиметров. При этом не
наблюдается сколько-нибудь заметного увеличения потерь. Можно создать
сравнительно малогабаритный и высокочувствительный интерферометр Саньяка с
катушкой небольшого радиуса (2...5 см), намотав на нее волокно большой
длины. Сформировав оптимальную оптическую систему, можно измерять с высокой
точностью изменения фазы (в инерциальной навигации — порядка 10-6(рад), а
затем из формулы (7) определять круговую скорость. Все это и составляет
принцип работы волоконно-оптического гироскопа.
Поскольку данный волоконно-оптический гироскоп — пассивного типа, в
нем отсутствуют такие проблемы, как явление синхронизма.
Пределы обнаружения угловой скорости. В основной оптической системе на
рис. 4 в состоянии оптические пути для света в обоих направлениях обхода
будут одинаковы по длине, а поскольку сигнал на выходе светоприемника
изменяется пропорционально [pic], то гироскоп нечувствителен к очень
малым поворотам. Считается, что в системе с оптимальной чувствительностью
теоретические пределы обнаружения угловой скорости связаны с дробовым шумом
светоприемника. Анализ показывает, что для оптического волокна с потерями (
существует определенная длина, позволяющая оптимизировать пределы
обнаружения при дробовом шуме:
[pic] (8)
[pic]
Рис.5, а. Чувствительность волоконно-оптического гироскопа при дробовом
шуме светоприемника при оптимальной длине волокна
[pic]
Рис.5, б. Чувствительность волоконно-оптического гироскопа при дробовом
шуме светоприемника при разной длине световой волны
Результаты расчета при типичных значениях параметров приведены на рис.
5, а. Для оптического волокна с потерями 2 дБ/км пределы обнаружения
примерно 10-8 рад/с (0,001(/ч). Это как раз значения, применяемые в
инерциальной навигации. На рис. 5, б показано, что благодаря увеличению
радиуса катушки с оптическим волокном, а также использованию света с длиной
волны 1,55 мкм, на которой потери в оптическом волокне очень низки,
возможно создание измерителя оборотов в инерциальном пространстве с
чрезвычайно малым дрейфом. Это позволяет применять измеритель не только в
навигации, но и в геофизике.
В реальных волоконно-оптических гироскопах возможности ограничены
шумовыми факторами.
Оптический гироскоп с кольцевым резонатором пассивного типа
Повысить чувствительность гироскопа на эффекте Саньяка можно с
помощью кольцевого оптического резонатора, используя для этого
полупрозрачное зеркало с высоким коэффициентом отражения (см. рис. 3, в).
Резонатор представляет собой интерферометр Фабри — Перо в форме кольца.
При этом выходной сигнал светоприемника резко реагирует на
изменение фазы
(( при однократном прохождении световой волной кольцевого оптического
пути. Следовательно, можно создать высокочувствительный датчик, например,
измеряющий смещение резонансного пика, обусловленное поворотом. Другими
словами, можно уменьшить длину волокна чувствительного кольца, а если
гироскоп среднего класса, то вполне можно использовать даже одновитковое
волоконное кольцо, соединенное с оптической интегральной схемой.
В подобной структуре гироскопа для получения острой резонансной
характеристики требуется световой источник с высокой когерентностью
излучения, в то время как в волоконно-оптическом гироскопе для улучшения
характеристик требуется световой источник с низкой когерентностью.
[pic]
Рис.6. Оптическая схема волоконного гироскопа со световым
гетеродинированием
Методы повышения чувствительности
Принципиальная оптическая схема волоконно-оптического гироскопа
приведена на рис. 4, но эта схема не обнаруживает малых поворотов
гироскопа. Для решения этой проблемы предлагаются различные методы:
смещения разности фаз, фазовой модуляции, изменения частоты и светового
гетеродинирования.
Рассмотрим только последний метод. Структура оптической системы
гироскопа со световым гетеродинированием представлена на рис. 6. Световой
луч разделяется с помощью дифракционной решетки на два луча с очень
маленьким углом расхождения (около 10 мрад). Эти лучи, пройдя оптическое
волокно в противоположных направлениях, подаются на АОМ. Угол дифракции АОМ
такой же, как и у дифракционной решетки, вследствие чего АОМ здесь
используется не только как частотный сдвигатель, но и как направленный
ответвитель, а светоприемное устройство выдает сигнал разностной частоты. В
данной оптической системе возможно разделение световых лучей, двигающихся в
противоположных направлениях, но вследствие чрезвычайно малого угла
дифракции эти лучи взаимодействуют и дрейф, обусловленный колебаниями
среды, ослабляется. Кроме того, обычно при разности длины оптических путей
возникает дрейф выходного сигнала вследствие частотного отклонения
излучения источника, но в данной структуре эта разность очень мала. На рис.
7 приведена электронная схема измерителя фазы выходного сигнала в структуре
на рис.6 по нулевому методу. Точная временная задержка Td
обеспечивается прибором на зарядовых связях (ПЗС). Для этой схемы
справедливо
[pic] (9)
[pic]
Рис. 7. Схема измерителя фазы выходного сигнала для волоконно-оптического
гироскопа со световым гетеродинированием
(N — целое число), т. е. здесь получается частотное изменение (f2
электрического сигнала, пропорциональное угловой скорости (, что очень
удобно для практической реализации устройства.
Шумовые факторы, методы их устранения
Методы повышения чувствительности еще не обеспечивают высокой
стабильности, необходимо учитывать шумовые факторы и принимать меры по их
устранению.
Основные оптические системы с повышенной стабильностью
Для достижения высокой стабильности необходимо, чтобы внешние
возмущения, воспринимаемые световыми лучами, движущимися в противоположных
направлениях, были совершенно одинаковыми.
В основной оптической системе, показанной на рис. 4, при использовании
светоприемника 1 свет дважды отражается расщепителем луча и, кроме того,
дважды проходит сквозь него. При этом условие одинаковой длины оптического
пути выполняется не совсем точно и вследствие температурных колебаний
характеристик расщепителя луча на выходе возникает дрейф. При использовании
светоприемника 2 происходит то же самое. Чтобы световые лучи, введенные в
оптическое волокно и излучаемые волокном, проходили одинаковый оптический
путь, объединялись и разъединялись в одной и той же точке расщепителя луча,
а также имели бы одинаковую моду, необходимо между расщепителями луча
установить пространственный фильтр. В этом фильтре желательно использовать
одномодовое оптическое волокно — то же, что и для чувствительной катушки.
Обычно в одномодовом оптическом волокне возможно распространение двух
независимых мод с ортогональной поляризацией. Но поскольку оптические
волокна обладают не совсем строгой осевой симметрией, фазовые постоянные
этих двух мод различны. Однако между модами двух поляризаций происходит
обмен энергией, характеристики которого изменяются под внешним
воздействием, поэтому излученный волокном свет обычно приобретает круговую
поляризацию с неустойчивыми параметрами. Все это приводит к дрейфу
выходного сигнала.
Если же на оптическом пути поместить, как это показано в обведенной
штриховой линией части на рис. 4, поляризационную пластину, т. е. пустить
на оптический путь интерферометра световую волну с единственной
поляризацией и в излучаемом свете выделить только составляющую с такой же
поляризацией, то передаточная функция кольцевого оптического пути
(оптического волокна) для лучей с противоположным направлением движения
будет одинакова и, тем самым, проблема решена. Но и в этом случае остаются
колебания мощности света, достигшего светоприемника, поэтому необходимо
принять еще меры по стабилизации масштабного коэффициента. Одна из таких
мер — введение деполяризатора, который компенсирует колебания поляризации в
оптическом волокне и делает состояние поляризации произвольным, или
введение оптического волокна, сохраняющего поляризацию. В гироскопах со
световым гетеродинированием эффективное решение проблемы — нулевой метод.
Для устранения дрейфа, обусловленного колебаниями поляризации в
оптическом волокне, требуется поляризатор с очень большим затуханием (около
90 дБ), но это требование смягчается при использовании оптического волокна
с сохранением поляризации и источника света с низкой когерентностью. В
оптическом волокне с сохранением поляризации из-за разности фазовых
постоянных для мод с ортогональной поляризацией возникает разность длины
оптического пути для этих мод, поэтому использование источника с низкой
когерентностью излучения делает невозможным интерференцию между модами.
Аналогичного эффекта можно добиться и при использовании деполяризатора.
Таблица 1. Шумовые факторы в волоконно-оптических гироскопах
|Шумовой фактор |Рекомендуемые меры по снижению |
| |шума |
|Колебания поляризации в оптическом|Включение на выходе волокна |
|волокне, например, преобразование |анализатора, для того чтобы |
|линейной поляризации в круговую в |выделить составляющую поляризации |
|одномодовом волокне |одного направления |
|Разность длины оптических путей |Стабилизация спектра источника |
|для световых волн, идущих в |света |
|противоположных направлениях, при | |
|динамической нестабильности | |
|спектра источника света | |
|Разность частот волн, идущих по |Использование двух |
|волокну в противоположных |акустооптических модуляторов или |
|направлениях, при колебаниях |модуляция прямоугольными |
|температуры |импульсами |
|Неравномерность распределения |Намотка оптического волокна, при |
|температуры вдоль волокна |которой распределение температуры |
| |симметрично относительно середины |
| |катушки |
|Изменение фазы выходного сигнала |Магнитное экранирование и |
|из-за эффекта Фарадея в волокне |использование волокна с |
|под воздействием колебаний |сохранением поляризации |
|магнитного поля Земли | |
|Колебания (в расщепителе луча) |Модуляция излучаемого света |
|отношения интенсивности прямого и |прямоугольными импульсами со |
|обратного луча вследствие |скважностью 50%; использование |
|оптического эффекта Керра |широкополосного источника света |
|Интерференция прямого луча и луча |Фазовая модуляция световой волны; |
|обратного рассеяния Рэлея |импульсная частотная модуляция |
| |лазерного излучения; использование|
| |слабоинтеферирующего источника |
| |света |
Факторы, ограничивающие разрешающую способность
[pic]
Рис. 8. Основные шумовые факторы в чувствительном кольце из оптического
волокна
Среди факторов, ограничивающих кратковременную разрешающую
способность, наиболее сильное влияние оказывает обратное рассеяние по
оптическому пути. Свет отражения Френеля от поверхностей элементов
оптической системы или свет обратного рассеяния Рэлея, например, в самом
оптическом волокне интерферирует со светом сигнала, что приводит к
возникновению множества шумов. Для борьбы с ними предлагаются модуляция
фазы световой волны, импульсные методы, а также метод, при котором
используется источник света с широким спектром и низкой когерентностью,
ухудшающий интерференцию из-за большой разности длины оптического пути для
света обратного рассеяния Рэлея и света сигнала. (Таким источником может
служить многомодовый полупроводниковый лазер или суперлюминесцентный диод.)
Шумы выходного сигнала гироскопа можно выразить следующей формулой:
[pic]
Рис. 9. Уменьшение шумов рэлеевского рассеяния посредством расширения
спектра светового источника
[pic] (10)
где (0 — потери рассеяния Рэлея в оптическом волокне; (R — доля
светового рассеяния Рэлея, распространяющаяся в обратном направлении; (fs —
ширина спектра источника света.
На рис. 9 представлены результаты эксперимента, показывающие, как по
мере расширения спектра излучения повышается разрешающая способность
волоконно-оптического гироскопа. Таким образом, в волоконно-оптических
гироскопах уменьшение когерентности источника света эффективно для снижения
не только шумов расстояния Рэлея, но и шумов эффекта Керра.
Характеристики и методы их улучшения
В настоящее время разработаны экспериментальные системы, в которых
приняты меры по повышению чувствительности и по снижению шумов. В этих
системах, работающих по методу фазовой модуляции, изменения частоты и
светового гетеродинирования, достигнута разрешающая способность,
позволяющая измерять скорости, равные или меньшие скорости собственного
вращения Земли (15(/ч=7,3(10-5 рад/с). Особенно велики достижения в
системах с фазовой модуляцией, у которых разрешающая способность и дрейф
примерно 0,02(/ч, что приемлемо для инерциальной навигации.
Исследуется возможность реализации гироскопов с использованием
технологии микрооптики, функциональных волоконных и волноводных элементов.
Уже выпускаются волоконно-оптические гироскопы с разрешающей способностью
1(/ч. Кроме того, углубляется изучение систем, пригодных для инерциальной
навигации.
Система с фазовой модуляцией
[pic]
Рис. 10. Волоконно-оптический гироскоп с фазовой модуляцией, выполненный
на волоконных функциональных элементах
На рис. 10 представлена оптическая система гироскопа, разработанная в
Стаффордском университете, на одномодовом оптическом волокне, подвергнутом
в некоторых местах специальной обработке, а именно: регулятор
поляризационного типа, направленный ответвитель, поляризатор, фазовый
модулятор и другие — функциональные элементы на оптическом волокне,
полученные путем его обработки. Paдиyc кольца из оптического волокна 7 см,
длина волокна 580 м. Таким образом, в гироскопе устранено отражение от
поверхностей различных элементов оптической системы. К тому же
использование многомодового полупроводникового лазера в качестве источника
света снижает когерентность системы и тем самым уменьшает шумы,
обусловленные рассеянием Рэлея. Уменьшению этих шумов способствует и то,
что система выполнена по принципу фазовой модуляции. В гироскопе,
показанном на рис. 10, достигается разрешающая способность 0,022(/ч (рис.
11, а). При этом время интегрирования составляет 1 с. Путем специальной
намотки оптического волокна ослабляется влияние температурных колебаний, а
с применением магнитного экрана и многомодового полупроводникового лазера
снижается дрейф, обусловленный эффектом Керра, и уменьшаются колебания
нулевой точки (рис. 11, б, 0,02(/ч, при времени интегрирования 30 с).
[pic]
Рис. 11. Разрешающая способность (а) и характеристика стабилизации нулевой
точки (б) волоконно-оптического гироскопа (рис.10)
Для уменьшения колебаний поляризации предложена фазовая модуляция
выходного сигнала с использованием основной волны и второй гармоники, а
также метод, при котором измеряются гармоники выходного сигнала
светоприемника и составляющая постоянного тока, затем выделяется расчетным
путем флюктуационная составляющая масштабного коэффициента. Пробуют также
вводить в систему оптическое волокно с сохранением поляризации, выполнять
фазовый модулятор с направленными ответвителями, а остальные элементы — в
виде волноводных устройств. Эксперименты с такими гироскопами дают
разрешающую способность от 0,02 до нескольких градусов в час (время
интегрирования 1 с). Для повышения разрешающей способности и уменьшения
дрейфа нуля эффективно также использование суперлюминесцентного диода,
обладающего низкой когерентностью (ширина волнового спектра когерентности
20 мкм).
[pic]
Рис.12. Гироскоп со световым квазигетеродинированием
На рис. 12, а представлена система, в которой: сигнал возбуждения
фазового модулятора формируется путем интегрирования пилообразного
напряжения и на выходе подучается сигнал квазигетеродинирования. На рис.
12, б показано изменение фазы электрического сигнала переменного тока при
вращении гироскопа. Имеются и другие попытки реализации квазигетеродинного
светового метода на основе фазовой модуляции. Например, система
комбинируется со схемой обработки фазы (см. рис. 7), что позволяет
расширить динамический диапазон и стабилизировать масштабный коэффициент,
т. е. компенсировать недостатки метода фазовой модуляции. В этой системе
требуется точная установка параметров формы модулирующего сигнала и трудно
добиться технических характеристик, удовлетворяющих инерциальную навигацию.
Путем манипуляций с формой модулирующего сигнала практически реализуется
нулевой метод, но при этом возникает проблема со стабилизацией нулевой
точки.
В любом случае система с фазовой модуляцией превосходит другие
системы по разрешающей способности и стабильности нулевой точки и к тому же
относительно проста. Поэтому расширяются работы по миниатюризации этой
системы путем создания волоконных и волноводных функциональных оптических
элементов, приборов интегральной оптики. В частности, западногерманская
фирма SEL уже выпускает гироскопы с разрешающей способностью около 15(/ч и
линейностью в пределах 1(, где для фазового модулятора используются
волноводные оптические элементы. Длина волокна 100 м, радиус
чувствительности катушки из оптического волокна около 3,5 см, габариты
80(80(25 мм, масса 200 г.
Системы с изменением частоты
[pic]
Рис.13, а. Структурная схема волоконно-оптического гироскопа с изменением
частоты
[pic]
Рис.13, б.
На рис. 13, а представлена структура волоконно-оптического гироскопа
с изменением частоты, разработанного западногерманской фирмой SEL, в нем
два опорных генератора с частотой fL и fН, с помощью которых
устанавливается разность фаз (, которая коммутируется с частотой fс. Все
это позволяет увеличить чувствительность. В частности, в стационарном
режиме частота f возбуждения AOM1 равна (fL +fН)/2, т. е. при коммутации
между fН и fL выходной сигнал интерферометра не изменяется. В режиме c.
установившейся частотой f составляющая fc на выходе интерферометра
отсутствует, что может быть основой для обратной связи для генератора,
управляемого напряжением. При вращении гироскопа частота f отклоняется от
значения (fL +fН)/2 и в соответствии с установившейся разностью можно
определить по формуле скорость этого вращения:
[pic] (11)
В данной системе эффективно снижаются шумы, поскольку частота fс
определяется как величина, обратная периоду распространения световой волны
по катушке с оптическим волокном, а частота света сигнала и света обратного
рассеяния Рэлея обычно различается только как fН - fL. Динамический
диапазон, как видно на рис. 13, б, простирается на шесть порядков, что
является особенностью метода изменения частоты.
Если расстояние от модуляторов АОМ1 и АОМ2 до расщепителя луча
неодинаково, возникает дрейф нуля. Из-за этого стабильность нулевой точки
ухудшается до стабильности в системе с фазовой модуляцией. Тем не менее,
эти изделия уже выпускаются (с дрейфом около 3(/ч). В них длина оптического
волокна 1 км, радиус катушки 5 см. Угловое смещение на каждый отсчет
частоты выходного сигнала составляет 2,95 с.
Метод изменения частоты структурно базируется на методе фазовой
модуляции. Считается, что он позволяет повысить разрешающую способность и
стабильность нулевой точки. При этом основные сложности связаны с частотным
сдвигателем. Если в качестве его используется АОМ, то возникают две
проблемы — увеличение габаритов оптической системы при росте мощности
возбуждения и отраженного света, а также повышение частоты возбуждения.
Наряду с АОМ исследуются частотные сдвигатели в виде волоконно-оптических
фукциональных элементов и световых волноводов. Кроме того, интегрируются
два AOM и объектив на подложке из LiNbО3. Проектируются также системы с
частотным сдвигом, полученным на основе фазового метода.
На рис. 14 представлена общая структура фазовой системы, выполненной на
базе интегральной схемы. Фазовый модулятор волноводного типа имеет хорошие
частотные характеристики, поэтому возможно возбуждение пилообразным
напряжением и реализация фазовой системы. При этом, если амплитуда
пилообразного напряжения возбуждения строго соответствует 2(, то высшие
гармоники не возникают, и получается идеальный частотный сдвигатель. Для
инерциальной навигационной системы это условие должно выполняться очень
строго. Французская фирма «Томсон ЦСФ» разработала автоматическую
регулировку амплитуды с помощью цифроаналогового преобразователя, который
обеспечивает требуемую пилообразную форму напряжения с фронтом из
микроступеней. Частота его определяется как (f из формулы (11), и при
синхронной с цифроаналоговым преобразователем обратной связи здесь
обеспечивается нулевой метод, а изменение тактовой частоты информирует об
угловой скорости гироскопа. В этой системе не требуется большого сдвига
частоты и можно обойтись лишь одним частотным сдвигателем. Разработан
подобный гироскоп с дрейфом нуля 0,3(/ч и динамическим диапазоном в 7
порядков.
[pic]
Рис.14. Волоконно-оптический гироскоп с изменением частоты и сдвигатели
фазового типа на интегральной схеме
Система со световым гетеродинированием
Система на рис. 6 включает в себя катушку радиусом 15 см из
оптического одномодового волокна длиной 2000 м, отдельные оптические
приборы и одномодовый полупроводниковый лазер. В ней используется прямая
частотная модуляция излучения полупроводникового лазера, что приводит к
дополнительным шумам. Для снижения когерентности увеличивается ширина
спектра излучения. На рис. 15 приведены характеристики шумов. Расширение
спектра позволяет повысить разрешающую способность примерно в 20 раз.
Поскольку из-за обратного света спектр полупроводникового лазера
нестабилен, в систему вводится изолятор.
[pic]
Рис.15, а. Обнаружение вращения волоконным гироскопом со световым
гетеродинированием (рис.6, 7)
[pic]
Рис.15, б. Обнаружение вращения волоконным гироскопом со световым
гетеродинированием — характеристика передачи (рис.6, 7)
На рис. 15, а поясняется работа данной системы. По вертикальной оси
откладывается изменение частоты, которое пропорционально угловой скорости,
причем один отсчет соответствуег угловому сдвигу 4" (при 10-кратном
усилении 0,4" на 1 отсчет). Скорость вращения земного шара 0,0042(/с,
кратковременная разрешающая способность 5(/ч. На рис. 15, б приведена
характеристика передачи (вход—выход). Скорость 11(/ч соответствует фазовой
разности 180(. Линейность характеристики улучшена благодаря применению
нулевого метода. Верхняя граница обнаружения вращения, определяемая
электронной схемой, составляет 100(/c, динамический диапазон
экспериментальной системы 5 порядков.
Из-за тепловых колебаний скорости звука в АОМ системы возникает
заметный дрейф нуля, в связи с чем продолжаются исследования способов
отслеживания звуковой скорости в АОМ. Данную систему, используя двухмерные
световые волноводы и дифракционные решетки, можно реализовать в виде
интегральной схемы.
Заключение
Рассмотрен принцип действия некоторых оптических гироскопов, в том
числе волоконно-оптических. Благодаря методу фазовой модуляции достигнута
разрешающая способность и стабильность нулевой точки в соответствии с
требованиями инерциальной навигации. С помощью метода изменения частоты и
светового гетеродинирования реализован широкий динамический диапазон (от
пяти до девяти порядков) и стабильный масштабный коэффициент. Волоконно-
оптические гироскопы находят широкое применение. Быстрыми темпами ведется
разработка различных приборов на микрооптической технологии, волоконно-
оптических функциональных элементах, оптических волноводных элементах. К
настоящему времени такие гироскопы среднего класса уже имеются в продаже.
Волоконно-оптические гироскопы отличаются от прежних отсутствием
механических систем, что делает их пригодными не только в навигации, но и в
других областях, например, для контроля движения бура при бурении нефтяных
скважин. Кроме того, если увеличить диаметр кольца из оптического волокна,
удлинить интервал интегрирования выходного сигнала, то можно повысить
чувствительность, что позволит использовать гироскоп для прогноза погоды,
измерения флюктуаций собственного вращения Земли и др.
Список литературы
1. Волноводы оптической связи, Теумин И.И.
2. Волоконно-оптические датчики, под ред. Т.Окоси, перевод с япон.
3. Оптические волноводы, Marcuse D., перевод с англ.
4. Основы волоконно-оптической связи, под ред. Е.М.Дианова, перевод с англ.
[pic]
Реферат на тему: Волоконно-оптические датчики
Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции
и ордена Трудового Красного Знамени
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.Э.Баумана.
______________________________________________________
Факультет РЛ
Кафедра РЛ2
Реферат по дисциплине
"Лазерные оптико-электронные приборы"
студента
Майорова Павла
Леонидовича, группа РЛ3-101.
Руководитель
Немтинов Владимир Борисович
Тема реферата:
"Оптическая обработка информации"
Вступление
Сенсоризация производственной деятельности, т. е. замена органов
чувств человека на датчики, должна рассматриваться в качестве третьей
промышленной революции вслед за первыми двумя — машинно-энергетической и
информационно-компьютерной. Потребность в датчиках стремительно растет в
связи с бурным развитием автоматизированных систем контроля и управления,
внедрением новых технологических процессов, переходом к гибким
автоматизированным производствам. Помимо высоких метрологических
характеристик датчики должны обладать высокой надежностью, долговечностью,
стабильностью, малыми габаритами, массой и энергопотреблением,
совместимостью с микроэлектронными устройствами обработки информации при
низкой трудоемкости изготовления и небольшой стоимости. Этим требованиям в
максимальной степени удовлетворяют волоконно-оптические датчики.
Волоконно-оптические датчики
Первые попытки создания датчиков на основе оптических волокон можно
отнести к середине 1970-х годов. Публикации о более или менее приемлемых
разработках и экспериментальных образцах подобных датчиков появились во
второй половине 1970-х годов. Однако считается, что этот тип датчиков
сформировался как одно из направлений техники только в начале 1980-х годов.
Тогда же появился и термин "волоконно-оптические датчики" (optical fiber
sensors). Таким образом, волоконно-оптические датчики — очень молодая
область техники.
От электрических измерений к электронным
Конец X IX века можно считать периодом становления метрологии в ее
общем виде. К тому времени произошла определенная систематизация в области
электротехники на основе теории электромагнетизма и цепей переменного тока.
До этого физические величины измерялись главным образом механическими
средствами, а сами механические измерения распространены были
незначительно. Электрические же измерения ограничивались едва ли не
исключительно только электростатическими. Можно сказать, что метрология,
развиваясь по мере прогресса электротехники, с конца XIX века стала как бы
ее родной сестрой.
Рассмотрим этапы и успехи этого развития. В течение нескольких
десятков лет, вплоть до второй мировой войны, получили распространение
электроизмерительные приборы, принцип работы которых основан на силах
взаимодействия электрического тока и магнитного поля (закон Био — Совара).
Тогда же эти приборы внедрялись в быстро развивающуюся промышленность.
Особенность периода в том, что наука и техника, причастные к
электроизмерительным приборам, становятся ядром метрологии и измерительной
индустрии.
После второй мировой войны значительные успехи в развитии электроники
привели к громадным переменам в метрологии. В пятидесятых годах появились
осциллографы, содержащие от нескольких десятков до сотни и более
электронных ламп и обладающие весьма высокими функциональными
возможностями, а также целый ряд подобных устройств, которые стали широко
применяться в сфере производства и научных исследований. Так наступила эра
электронных измерений. Сегодня, по прошествии 30 лет, значительно
изменилась элементная база измерительных приборов. От электронных ламп
перешли к транзисторам, интегральным схемам (ИС), большим ИС (БИС). Таким
образом, и сегодня электроника является основой измерительной техники.
От аналоговых измерений к цифровым
Однако между электронными измерениями, которые производились в 1950-e
годы, и электронными измерениями 1980-х годов большая разница. Суть ее
заключается в том, что во многие измерительные приборы введена цифровая
техника.
Обычно электронный измерительный прибор имеет структуру, подобную
изображенной на рис. 1. Здесь датчик в случае измерения электрической
величины (электрический ток или напряжение) особой роли не играет, и
довольно часто выходным устройством такого измерителя является индикатор.
Однако при использовании подобного прибора в какой-либо измерительной
системе сплошь и рядом приходится сталкиваться с необходимостью обработки
сигнала различными электронными схемами. Внедрение цифровой измерительной
техники подразумевает в идеале, что цифровой сигнал поступает
непосредственно от чувствительного элемента датчика. Но пока это скорее
редкость, чем правило. Чаще же всего этот сигнал имеет аналоговую форму, и
для него на входе блока обработки данных установлен аналого-цифровой
преобразователь (АЦП). Цифровая же техника используется главным образом в
блоке обработки данных и в выходном устройстве (индикаторе) или в одном из
них.
[pic]
Рис. 1. Типовая структура электронного измерителя
Основное преимущество использования цифровой техники в процессе
обработки данных — это сравнительно простая реализация операций высокого
уровня, которые трудно осуществимы с помощью аналоговых устройств. К таким
операциям относятся подавление шумов, усреднение, нелинейная обработка,
интегральные преобразования и др. При этом функциональная нагрузка на
чувствительный элемент датчика уменьшается и снижаются требования к
характеристикам элемента. Кроме того, благодаря цифровой обработке
становится возможным измерение весьма малых величин.
Цифризация и волоконно-оптические датчики
Важно отметить, что одним из этапов развития волоконно-оптических
датчиков было функциональное расширение операций, выполняемых в блоке
обработки данных датчика, путем их цифризации и, что особенно существенно,
упрощение операций нелинейного типа. Ведь в волоконно-оптических датчиках
линейность выходного сигнала относительно измеряемой физической величины
довольно часто неудовлетворительна. Благодаря же цифризации обработки эта
проблема теперь частично или полностью решается.
Нечего и говорить, что важный стимул появления волоконно-оптических
датчиков — создание самих оптических волокон, о которых будет рассказано
ниже, а также взрывообразное развитие оптической электроники и волоконно-
оптической техники связи.
Становление оптоэлектроники и появление оптических волокон
Лазеры и становление оптоэлектроники
[pic]
Рис. 2. Снижение минимальных потерь передачи для различных типов оптических
волокон
Оптоэлектроника — это новая область науки и техники, которая появилась
на стыке оптики и электроники. Следует заметить, что в развитии
радиотехники с самого начала ХХ века постоянно прослеживалась тенденция
освоения электромагнитных волн все более высокой частоты. Вытекающее из
этого факта предположение, что однажды радиотехника и электроника достигнут
оптического диапазона волн, становится все более и более достоверным,
начиная с 1950-х годов. Годом возникновения оптоэлектроники можно считать
1955-й, когда Е. Лоебнер (Loеbner Е. Е. Optoelectronic devices and
networks//Proc. 1ЕЕЕ. 1955. V. 43. N 12. Р. 1897 — 1906) описал
потенциальные параметры различных оптоэлектронных устройств связи, нынче
называемых оптронами, т. е. когда были обсуждены основные характеристики
соединения оптического и электронного устройств.
С тех пор оптоэлектроника непрерывно развивается, и полагают, что до
конца ХХ века она превратится в огромную отрасль науки и техники,
соизмеримую с электроникой. Появление в начале 1960-х годов лазеров
способствовало ускорению развития оптоэлектроники. Потенциальные
характеристики лазеров описаны еще в 1958 г., а уже в 1960 г. был создан
самый первый лазер — газовый, на основе смеси гелия и неона. Генерирующие
непрерывное излучение при комнатной температуре полупроводниковые лазеры,
которые в настоящее время получили наиболее широкое применение, стали
выпускаться с 1970 г.
Появление оптических волокон
Важным моментом в развитии оптоэлектроники является создание
оптических волокон. Особенно интенсивными исследования стали в конце 1960-x
годов, а разработка в 1970 г. американской фирмой "Корнинг" кварцевого
волокна с малым затуханием (20 дБ/км) явилась эпохальным событием и
послужила стимулом для увеличения темпов исследований и разработок на все
1970-е годы.
На рис. 2 показано снижение минимальных потерь передачи для различных
оптических волокон на протяжении минувших десяти с лишним лет. Можно
заметить, что для кварцевых оптических волокон потери за 10 лет (в 1970-е
годы) уменьшились примерно на два порядка.
Изначальной и главной целью разработки оптических волокон было
обеспечение ими оптических систем связи. Тем не менее в 1970-е годы, когда
в технике оптических волокон применительно к оптическим системам связи были
достигнуты уже значительные успехи, влияние волокон на развитие волоконно-
оптических датчиков, о которых пойдет речь в этой книге, оказалось
несколько неожиданным.
Одно- и многомодовые оптические волокна.
[pic]
Рис. 3. Одномодовое (а) и многомодовое (б) оптическое волокно
Оптическое волокно обычно бывает одного из двух типов: одномодовое, в
котором распространяется только одна мода (тип распределения передаваемого
электромагнитного поля), и многомодовое — с передачей множества (около
сотни) мод. Конструктивно эти типы волокон различаются только диаметром
сердечника — световедущей части, внутри которой коэффициент преломления
чуть выше, чем в периферийной части — оболочке (рис. 3).
В технике используются как многомодовые, так и одномодовые оптические
волокна. Многомодовые волокна имеют большой (примерно 50 мкм) диаметр
сердечника, что облегчает их соединение друг с другом. Но поскольку
групповая скорость света для каждой моды различна, то при передаче узкого
светового импульса происходит его расширение (увеличение дисперсии). По
сравнению с многомодовыми у одномодовых волокон преимущества и недостатки
меняются местами: дисперсия уменьшается, но малый (5...10 мкм) диаметр
сердечника значительно затрудняет соединение волокон этого типа и введение
в них светового луча лазера.
Вследствие этого одномодовые оптические волокна нашли преимущественное
применение в линиях связи, требующих высокой скорости передачи информации
(линии верхнего ранга в иерархической структуре линий связи), а
многомодовые чаще всего используются в линиях связи со сравнительно
невысокой скоростью передачи информации. Имеются так называемые когерентные
волоконно-оптические линии связи, где пригодны только одномодовые волокна.
В многомодовом оптическом волокне когерентность принимаемых световых волн
падает, поэтому его использование в когерентных линиях связи непрактично,
что и предопределило применение в подобных линиях только одномодовых
оптических волокон.
Напротив, хотя при использовании оптических волокон для датчиков
вышеуказанные факторы тоже имеют место, но во многих случаях их роль уже
иная. В частности, при использовании оптических волокон для когерентных
измерений, когда из этих волокон формируется интерферометр, важным
преимуществом одномодовых волокон является возможность передачи информации
о фазе оптической волны, что неосуществимо с помощью многомодовых волокон.
Следовательно, в данном случае необходимо только одномодовое оптическое
волокно, как и в когерентных линиях связи. Тем не менее, на практике
применение одномодового оптического волокна при измерении нетипично из-за
небольшой его дисперсии. Короче говоря, в сенсорной оптоэлектронике, за
исключением датчиков-интерферометров, используются многомодовые оптические
волокна. Это обстоятельство объясняется еще и тем, что в датчиках длина
используемых оптических волокон значительно меньше, чем в системах
оптической связи.
Характеристики оптического волокна как структурного элемента датчика и
систем связи
Прежде чем оценивать значимость этих характеристик для обеих областей
применения, отметим общие достоинства оптических волокон:
. широкополосность (предполагается до нескольких десятков терагерц);
. малые потери (минимальные 0,154 дБ/км);
. малый (около 125 мкм) диаметр;
. малая (приблизительно 30 г/км) масса;
. эластичность (минимальный радиус изгиба 2 MM);
. механическая прочность (выдерживает нагрузку на разрыв примерно 7
кг);
. отсутствие взаимной интерференции (перекрестных помех типа известных
в телефонии "переходных разговоров");
. безындукционность (практически отсутствует влияние электромагнитной
индукции, а следовательно, и отрицательные явления, связанные с
грозовыми разрядами, близостью к линии электропередачи, импульсами
тока в силовой сети);
. взрывобезопасность (гарантируется абсолютной неспособностью волокна
быть причиной искры);
. высокая электроизоляционная прочность (например, волокно длиной 20
см выдерживает напряжение до 10000 B);
. высокая коррозионная стойкость, особенно к химическим растворителям,
маслам, воде.
В области оптической связи наиболее важны такие достоинства волокна,
как широкополосность и малые потери, причем в строительстве внутригородских
сетей связи наряду с этими свойствами особое значение приобретают малый
диаметр и отсутствие взаимной интерференции, а в электрически
неблагоприятной окружающей среде — безындукционность. Последние же три
свойства в большинстве случаев здесь не играют какой-либо заметной роли.
В практике использования волоконно-оптических датчиков имеют
наибольшее значение последние четыре свойства. Достаточно полезны и такие
свойства, как эластичность, малые диаметр и масса. Широкополосность же и
малые потери значительно повышают возможности оптических волокон, но далеко
не всегда эти преимущества осознаются разработчиками датчиков. Однако, с
современной точки зрения, по мере расширения функциональных возможностей
волоконно-оптических датчиков в ближайшем будущем эта ситуация понемногу
исправится.
Как будет показано ниже, в волоконно-оптических датчиках оптическое
волокно может быть применено просто в качестве линии передачи, а может
играть роль самого чувствительного элемента датчика. В последнем случае
используются чувствительность волокна к электрическому полю (эффект Керра),
магнитному полю (эффект Фарадея), к вибрации, температуре, давлению,
деформациям (например, к изгибу). Многие из этих эффектов в оптических
системах связи оцениваются как недостатки, в датчиках же их появление
считается скорее преимуществом, которое следует развивать.
Следует также отметить, что оптические волокна существенно улучшают
характеристики устройств, основанных на эффекте Саньяка.
Классификация волоконно-оптических датчиков и примеры их применения
Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти все.
Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве,
скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, колебания,
массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент
преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле,
концентрацию газа, дозу радиационного излучения и т.д.
Если классифицировать волоконно-оптические датчики с точки зрения
применения в них оптического волокна, то, как уже было отмечено выше, их
можно грубо разделить на датчики, в которых оптическое волокно используется
в качестве линии передачи, и датчики, в которых оно используется в качестве
чувствительного элемента. Как видно из таблицы 1, в датчиках типа "линии
передачи" используются в основном многомодовые оптические волокна, а в
датчиках сенсорного типа чаще всего — одномодовые.
Таблица 1. Характеристики волоконно-оптических датчиков
|Структура |Измеряемая |Используемое |Детектируемая |Оптическое |Параметры и |
| |физическая |физическое |величина |волокно |особенности |
| |величина |явление, свойство| | |измерений |
|Датчики с оптическим волокном в качестве линии передачи |
|Проходящего типа |Электрическое |Эффект Поккельса |Составляющая |Многомодовое |1... 1000B; |
| |напряжение, | |поляризация | |0,1...1000 В/см |
| |напряженность | | | | |
| |электрического | | | | |
| |поля | | | | |
|Проходящего типа |Сила |Эффект Фарадея |Угол поляризации |Многомодовое |Точность (1% при |
| |электрического | | | |20...85( С |
| |тока, | | | | |
| |напряженность | | | | |
| |магнитного поля | | | | |
|Проходящего типа |Температура |Изменение |Интенсивность |Многомодовое |-10...+300( С |
| | |поглощения |пропускаемого | |(точность (1( С) |
| | |полупроводников |света | | |
|Проходящего типа |Температура |Изменение |Интенсивность |Многомодовое |0...70( С |
| | |постоянной |пропускаемого | |(точность (0,04( |
| | |люминесценции |света | |С) |
|Проходящего типа |Температура |Прерывание |Интенсивность |Многомодовое |Режим "вкл/выкл" |
| | |оптического пути |пропускаемого | | |
| | | |света | | |
|Проходящего типа |Гидроакустическое|Полное отражение |Интенсивность |Многомодовое |Чувствительность |
| |давление | |пропускаемого | |... 10 мПа |
| | | |света | | |
|Проходящего типа |Ускорение |Фотоупругость |Интенсивность |Многомодовое |Чувствительность |
| | | |пропускаемого | |около 1 мg |
| | | |света | | |
|Проходящего типа |Концентрация газа|Поглощение |Интенсивность |Многомодовое |Дистанционное |
| | | |пропускаемого | |наблюдение на |
| | | |света | |расстоянии до 20 |
| | | | | |км |
|Отражательного |Звуковое давление|Многокомпонентная|Интенсивность |Многомодовое |Чувствительность,|
|типа |в атмосфере |интерференция |отраженного света| |характерная для |
| | | | | |конденсаторного |
| | | | | |микрофона |
|Отражательного |Концентрация |Изменение |Интенсивность |Пучковое |Доступ через |
|типа |кислорода в крови|спектральной |отраженного света| |катетер |
| | |характеристики | | | |
|Отражательного |Интенсивность |Изменение |Интенсивность |Пучковое |Неразрушающий |
|типа |СВЧ-излучения |коэффициента |отраженного света| |контроль |
| | |отражения жидкого| | | |
| | |кристалла | | | |
|Антенного типа |Параметры |Излучение |Интенсивность |Многомодовое |Длительность |
| |высоковольтных |световода |пропускаемого | |фронта до 10 нс |
| |импульсов | |света | | |
|Антенного типа |Температура |Инфракрасное |Интенсивность |Инфракрасное |250...1200( С |
| | |излучение |пропускаемого | |(точность (1%) |
| | | |света | | |
|Датчики с оптическим волокном в качестве чувствительного элемента |
|Кольцевой |Скорость вращения|Эффект Саньяка |Фаза световой |Одномодовое |>0,02 (/ч |
|интерферометр | | |волны | | |
|Кольцевой |Сила |Эффект Фарадея |Фаза световой |Одномодовое |Волокно с |
|интерферометр |электрического | |волны | |сохранением |
| |тока | | | |поляризации |
|Интерферометр |Гидроакустическое|Фотоупругость |Фаза световой |Одномодовое |1...100 рад(атм/м|
|Маха-Цендера |давление | |волны | | |
|Интерферометр |Сила |Магнитострикция |Фаза световой |Одномодовое |Чувствительность |
|Маха-Цендера |электрического | |волны | |10-9 А/м |
| |тока, | | | | |
| |напряженность | | | | |
| |магнитного поля | | | | |
|Интерферометр |Сила |Эффект Джоуля |Фаза световой |Одномодовое |Чувствительность |
|Маха-Цендера |электрического | |волны | |10 мкА |
| | |
