Высокоточные акселерометры-гравиметры на основе волоконно-оптических систем

2019

Vìsnik Nacìonalʹnogo Tehnìčnogo Unìversitetu Ukraïni Kììvsʹkij Polìtehnìčnij Ìnstitut: Serìâ Radìotehnìka, Radìoaparatobuduvannâ, Iss 79 (2019)

Существенным преимуществом волоконно-оптических датчиков (ВОД) перед электрическими является их абсолютная индифферентность к воздействию электромагнитных помех. Однако, измерительным устройствам на основе аналоговых ВОД присущи большие погрешности измерения. Причина в том, что детектирование аналоговой модуляции любого параметра выходного оптического потока сводится к принципиально низкоточным измерениям степени модуляции интенсивности маломощного потока высокоэнергетических фотонов – метрологически низкокачественного потока, которому присущ высокий уровень собственных дробовых шумов. Выход из этой ситуации состоит в отказе от аналоговых и переходе к дискретным принципам модуляции в ВОД параметров оптического потока. При этом в оптический поток вводят новые, дополнительные к оптическим, но неоптические, параметры, на которые и переносят роль реципиентов информации. Такой подход сохраняет все преимущества волоконной оптики (носителем информации остается оптический поток), а проблему точности измерений переносит в другие, неоптические области, где она решена должным образом. Рассмотрена возможность построения прецизионных акселерометров (гравиметров) с измерительными преобразователями на основе вод нового класса с импульсной модуляцией интенсивности оптического потока (ИВОД). Чувствительным элементом такого ИВОД является конический маятник, на основе консольно закрепленного отрезка кварцевого волоконного световода, на свободном конце которого находится инерционная масса. Высокие значения метрологических параметров измерителя ускорений на основе ИВОД обеспечиваются возможностью прецизионных измерений временны́х параметров последовательности генерируемых им оптических импульсов. Проведенные расчеты параметров измерителя с реальными значениями параметров его конструкции и частоты генератора счетных импульсов подтвердили возможность получения высоких значений его метрологических характеристик: пороговой чувствительности – до 10-13 g, а динамического диапазона значений измеряемых ускорений – до 109. Принцип построения конструкции ИВОД позволяет легко изменять в широких пределах его метрологические параметры путем соответствующего подбора как параметров элементов его конструкции, так и частоты генератора счетных импульсов.

article

English
Russian
Ukrainian

Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2019.

прецизионные акселерометры, гравиметры, импульсные волоконно-оптические датчики, Telecommunication, TK5101-6720