URN: http://vtn.chdtu.edu.uaurn:2306:44551.2019.166254

DOI: https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2019.166254

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА МАЯТНИКОВОГО ТИПА

А. К. Сандлер

Анотація


Анализ научно-технической литературы показал, что существует проблема недостаточного внимания к процессам в волоконно-оптических акселерометрах, эксплуатируемых в условиях концентрированного воздействия дестабилизирующих факторов, генерируемых компактно расположенным оборудованием энергетической установки. Не рассматриваются конструктивно- технологические особенности акселерометров, и не дается оценка их метрологических и эксплуатационных характеристик в данных условиях. Соответственно, отсутствует систематизированное описание процессов в волоконных акселерометрах и, в целом подход в решении этого важного вопроса. Автором была исследована работа акселерометра маятниковой схемы для контроля высокочастотной вибрации в специальных условиях эксплуатации.

 В разработанной схеме акселерометра представление оптического волокна в виде слоистой ступенчатой структуры позволяет составить и использовать дискретную расчетную схему. Согласно такой схемы, волокно:

заменяется цилиндром, состоящим из ряда концентрических цилиндрических  слоев, в пределах каждого из которых напряжение считается постоянным. В каждом слое показатель преломления постоянный, а поле описывается функцией ψ;

для оценки  величины показателя преломления в каждом слое может быть использован метод профилей равного объема;

задача согласования двух волноводных структур рассматривается как возбуждение приемной антенны некоторым заданным полем излучающей антенны.

На основании модифицированной теорией связанных мод в туннельно-связанных оптических волокнах был определен коэффициент связи мод излучения в коаксиальной структуре, создаваемой под влиянием колебательных процессов.

Получила дальнейшее развитие модель волоконно-оптического акселерометра, что позволило разработать модель измерительного преобразователя для лабораторных измерений и реализовать моделирование устройств для их эффективного проектирования.


Ключові слова


волоконно-оптический акселерометр; оптическое волокно; коэффициент связи мод излучения.

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


1. Commissarov, C. C. (2016). Development and research of a fiber-optical interferometric system with micromechanical converter: author’s abstract for Ph.D. in Engineering: 05.11.07. S.Pb State Electrotechnical University “LETI”. St. Petersburg, 18 p. [in Russian].

Badeeva, E. A. (2016). Scientific concept of projection of fiber optic sensors of pressure with an open optical channel for space-rocket and aircraft equipment. Izvestiya vysshyh uchebnyh zavedenii. Povolzhskii region. Tehnicheskiye nauki, No. 4 (40), pp. 102–113 [in Russian].

Sandler, A. K., Logishev, I. V., Sandler, A. A. (2011). Invariant fiber accelerometer. Enerhetyka sudna: ekspluatatsiya ta remont: materials of sci.-tech. conf. Odessa: ONMA, pp. 277–279 [in Russian].

Sandler, A. K., Sandler, O. A. (2011). Invariant fiber accelerometer: Declarative Patent of Ukraine No. 62437, MPK, G01M 11/00. 02.02.2011. publ. 26.10.2011, Bulletin No. 18 [in Ukrainian].

Sandler, A. K. (2012). A fiber-optical accelerometer for diagnosing of ship gas turbines. Avtomatyka-2012: materials of the XIX Internat. conf. on automatic control (Sept., 26– 28). Kyiv: NUHT, pp. 336 [in Russian].

Sandler, A. K., Logishev, I. V. (2013). Monitoring of provision of ship mechanisms shafts by fiber-optical devices. Sudnovi enerhetychni ustanovky: ekspluatatsiya ta remont: materials of sci.-tech. conf. Odesa: ONMA, pp. 110–113 [in Russian].

Sandler, A. K., Logishev, I. V. (2017). Development of a fiber accelerometer for monitoring of high-frequency vibration of ship mechanisms. Richkovyy ta morskyy flot: ekspluatatsiya ta remont: materials of sci.- tech. conf. Odesa: NU “OMA”, vol. 2, pp. 14–17 [in Russian].

Chernenko, V. D. (2010). Optomechanics of fiber light guides. St. Petersburg: Politechnika, 291 p. [in Russian].

Markuze, D. (1974). Optical wave guides. Moscow: Mir, 576 p. [in Russian].

Snider, A., Lav, D. (1987). Theory of optical wave guides. Moscow: Radio i svyaz, 656 p. [in Russian].

Barybin, A. A. (2007). Electrodynamics of waveguide structures. Theory of excitation and wave coupling. Moscow: Fizmatlit, 512 p. [in Russian].

Busurin, V. I., Nosov, Yu. R. (1990). Fiber optic sensors: principal bases, questions of calculation and application. Moscow: Energoatomizdat, 256 p. [in Russian].

Novitsky, P. V., Levshina, E. S., etc. (1975). Electric measurements of nonelectrical quantities. Leningrad: Energiya, 576 p. [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Комиссаров С. C. Разработка и исследование волоконно-оптической интерферометрической системы с микромеханическим преобразователем: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.11.07 / С.Пб гос. электротехн. ун-т «ЛЭТИ». Санкт-Петербург, 2016. 18 с.

2. Бадеева Е. А. Научная концепция проектирования волоконно-оптических датчиков давления с открытым оптическим каналом для ракетно-космической и авиационной техники. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2016. № 4 (40). С. 102–113.

3. Сандлер А. К., Логишев И. В., Сандлер А. А. Инвариантный волоконный акселерометр. Енергетика судна: експлуатація та ремонт: матеріали наук.-техн. конф. Одеса: ОНМА. 2011. С. 277–279.

4. Сандлер А. К., Сандлер О. А. Інваріантний волоконний акселерометр: Деклараційний патент України № 62437, МПК G01M 11/00; заявл. 02.02.2011; опубл. 26.10.2011, Бюл. № 18.

5. Сандлер А. К. Волоконно-оптический акселерометр для диагностирования судовых газовых турбин. Автоматика-2012: матеріали ХIХ Міжнар. конф. з автомат. упр, (26–28 верес. 2012 р.). Київ: НУХТ, 2012. С. 336.

6. Сандлер А. К., Логишев И. В. Контроль положения валов судовых механизмов волоконно-оптическими устройствами. Суднові енергетичні установки: експлуатація та ремонт: матеріали наук.-техн. конф. Одеса: ОНМА, 2013. С. 110–113.

7. Сандлер А. К., Логишев И. В. Разработка волоконного акселерометра для контроля высокочастотной вибрации судовых механизмов. Річковий та морський флот: експлуатація та ремонт: матеріали наук.- техн. конф. Одеса: НУ «ОМА», 2017. Т. 2. С. 14–17.

8. Черненко В. Д. Оптомеханика волоконных световодов. Санкт-Петербург: Политехника, 2010. 291 с.

9. Маркузе Д. Оптические волноводы. Москва: Мир, 1974. 576 с.

10. Снайдер А., Лав Д. Теория оптических волноводов. Москва: Радио и связь, 1987. 656 с.

11. Барыбин А. А. Электродинамика волноведущих структур. Теория возбуждения и связи волн. Москва: Физматлит, 2007. 512 с.

12. Бусурин В. И., Носов Ю. Р. Волоконнооптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. Москва: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.

13. Новицкий П. В., Левшина Е. С. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. Ленинград: Энергия,1975. 576 с.




Copyright (c) 2019 Альберт Кириллович Сандлер