|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Волоконно-оптические датчики |
Чашка "Неваляшка". 
Карабин, 6x60 мм. 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" (op ical fiber se sors). 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. 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 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 (Loеb er Е. Е. Op oelec ro ic devices a d e works//Proc. 1ЕЕЕ. 1955. V. 43. 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. 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.
Эти машины со спутниковым управлением, многочастотными радарами и электронно-оптическими датчиками будут работать с высот почти в 13 километров. «Темные звезды» сделают невидимыми для радаров. Еще совершеннее станет «Тайер-2+» высота полетов этой «стрекозы» достигнет 20 километров. Но еще страшнее должен стать самолет-робот с условным названием «рэптор». Он сможет засекать пуски чужих баллистических ракет, расстреливая их на взлете своими миниатюрными противоракетами. «Рэпторы» должны доставляться к району патрулирования на борту более тяжелых самолетов-автоматов. И вот эти сатанинские порождения примутся крейсировать в русских небесах. А западный обыватель, удобно устроившись с пивком и чипсами у телевизора, будет с интересом наблюдать захватывающие кадры репортажей о нашей агонии. Но предположим, что в Краснодаре, скажем, нашелся новый батька Кондратенко, который сумел организовать подвоз съестных припасов в город, укрепил его, вооружил казачьи части и готов обороняться до последнего. Он даже отбил вылазки полевых командиров из Чечни и дал отпор наступающим туркам
3. Реконструкция волоконно-оптической линии связи
4. Волоконно-оптические гироскопы
5. Волоконно-Оптические Линии Связи
9. Волоконно-оптические гироскопы
10. Прокладка волоконно-оптических кабелей в пластмассовых трубопроводах
11. Волоконно-оптическая система передачи
12. Волоконный оптический гироскоп
13. Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи
14. Характеристики компонентов волоконно-оптических систем передачи
15. Великобритания (расширенный вариант реферата 9490)
16. Экономическая сказка-реферат "НДС - вражья морда" или просто "Сказка про НДС"
Асборн - карточки. Тренируем зрение. 
Набор цветных карандашей "Color'peps", 48 штук , 48 цветов. 
Тетрадь на резинке "Study Up", В5, 120 листов, клетка, оранжевая. 17. Несколько рефератов по культурологии
18. Реферат по научной монографии А.Н. Троицкого «Александр I и Наполеон» Москва, «Высшая школа»1994 г.
19. Пластиковое оптическое волокно
21. Субъект преступления ("подновлённая" версия реферата 6762)
27. Рубиновый оптический квантовый генератор
28. Передающее устройство одноволоконной оптической сети
29. Несколько рефератов по Исламу
30. Датчики физических величин
31. Оптические инструменты, вооружающие глаз
32. "Камю", "Сартр", "Шопенгауэр", "Ясперс", "Фромм" (Рефераты, доклады по философии)
Развивающая игра "Таблица умножения". 
Шкатулка для рукоделия, 28x21x15 см, арт. 80887. 
Набор капиллярных ручек "Fine Writer 045", 20 цветов, 0,8 мм, пластиковая банка. 33. Реферат по информационным системам управления
34. Генезис капитализма в Мексике. Реферат по истории экономики
35. История оптического телеграфа
36. Оптические мыши
37. Реферат по книге Н. Цеда Дух самурая - дух Японии
41. Реферат - Физиология (строение и функции гемоглобина)
43. Лазерный прибор для измерения среднего диаметра волокон в их группе
44. Реферат монографии А.А. Смирнова Проблемы психологии памяти
45. Датчик влажности
46. Сравнительный Анализ Конструкций и Характеристик Датчиков Давления
47. Рубиновый оптический квантовый генератор
48. Схема сопряжения датчика с ISA
Беспылевой цветной мел, 100 шт. 
Набор стаканов "Loraine", 6 предметов, 260 мл. 
Подушка "Нордтекс. Цветочный заяц", 40х40 см. 49. Сборник рефератов о конфликтах
50. Датчики потока
51. Измерения, проводимые на оптических кабелях
53. Разработка устройства регистрации сигналов с датчиков
58. Реферат по статье Гадамера Неспособность к разговору
59. Полимерные оптические волокна
61. Бизнес-план "Производство искусственных волокон".
62. Реферат о прочитаной на немецком языке литературы
64. Приведения оружия к бою и выверка оптических прицелов в мотострелковом подразделении
Настольная игра "Кролики и норы". 
Моющее дезинфицирующее средство "Ника-Экстра М", 1 л. 
Бумага "IQ Selection Smooth", А4, 120 г/м2, 500 листов. 65. Фотоотверждаемые силиконовые эластомеры и оптические клеи
66. Анализ современных оптических ТСО
68. Высокочувствительный датчик электропроводности бурового раствора
73. Оптическая спектроскопия кристаллов галита с природной синей окраской
75. Новые композиционные материалы на основе промышленных отходов химических волокон
77. Моделирование датчиков случайных чисел с заданным законом распределения
78. Моделювання процесу надходжень до СОП повідомлень від датчиків і вимірювальних пристроїв
80. Система оптической записи "компакт-диск"
Шарики, 50 шт. 
Папка для труда, А4. 
Карандаши цветные "Lyra Groove Slim", 12 цветов + точилка. 81. Технологии оптических дисков
83. Датчик шума
85. Діагностичні параметри датчиків та виконавчих пристроїв
89. Краткий обзор по истории развития оптической связи
90. Передающее устройство для оптической сети
91. Проект волоконно-оптичної лінії зв’язку між пунктами Запоріжжя - Васильовка
92. Розробка датчика температур на акустичних хвилях
93. Системи і датчики для контролю параметрів зовнішнього середовища
95. Удаление загрязнений с оптических и механических деталей. Сборка зеркал и призм в оправах
96. Цокалевка электронно-оптических преобразователей
Набор детской складной мебели "Первоклашка. Осень". 
Счеты детские "Умный жираф". 
Шкатулка для рукоделия "Сундучок", 18x13x8 см, арт. 80863. 97. Оптические средства обнаружения
98. Оптические, цифровые телекоммуникационные системы
99. Несущие конструкции электронно-оптической аппаратуры
100. Оптические системы контрольно-юстировочных и измерительных приборов
Совок №5. 
