Высокоточный волоконно-оптический датчик температуры на основе интерферометра Фабри–Перо с отражающими тонкопленочными многослойными структурами
Аннотация:
Предмет исследования. Предложен вариант реализации волоконно-оптического датчика температуры на основе интерферометра Фабри–Перо и схема опроса экспериментального образца датчика. Предложенное решение позволяет не применять дорогостоящие спектральные измерительные устройства (анализатор спектра, интеррогатор). Определены область свободной дисперсии и фазовая чувствительность разработанного интерферометра Фабри–Перо в диапазоне температур от 20 °С до 590 °С. Рассчитана точность измерения температуры окружающей среды. Выполнена оценка долговременной стабильности измерительной установки при комнатной температуре. Зарегистрирован сдвиг фазы интерферометра Фабри–Перо при изменении температуры. Метод. Конструкция интерферометра Фабри–Перо реализована с применением отражающих тонкопленочных многослойных структур, полученных путем поэтапного электронно-лучевого напыления в вакууме на полированные торцевые сколы оптического волокна. Метод опроса интерферометра основан на применении вертикально-излучающего лазера оптического диапазона (VCSEL), работающего в импульсном режиме. Принцип регистрации сдвига фазы интерферометра при изменении температуры использован для выполнения вспомогательной модуляции излучения лазера по длине волны за счет периодического изменения длительности оптических импульсов. Вспомогательная модуляция позволяет получить в сигнале интерферометра дополнительные гармонические составляющие, которые применяются при гомодинной демодуляции и восстановлении сигнала сдвига фазы интерферометра, пропорционального изменению оптической разности хода лучей между зеркалами интерферометра. Основные результаты. Конструкция высокотемпературного датчика реализована на основе интерферометра Фабри–Перо, отражающие зеркала которого представляют собой пять чередующихся слоев тонких пленок диоксида титана и оксида алюминия. По результатам температурного эксперимента сделан вывод, что увеличение температуры окружающей среды приводит к уменьшению области свободной дисперсии интерферометра Фабри–Перо. Полученные результаты соответствуют теоретическим данным. Показано, что фазовая чувствительность интерферометра к изменению температуры составляет 0,94 рад/К. Точность измерений температуры по уровню 3σ равна 0,017 К. Практическая значимость. Результаты исследования могут иметь важное значение при создании систем мониторинга температур свыше 300 °С. Применение подобного интерферометра позволит проводить высокоточные относительные измерения температуры.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Методы аудиовизуального распознавания людей в масках
- Влияние соотношения интенсивностей опорной и объектной волн на распределение интенсивности в формируемом с их помощью голографическом поле
- Метод проектирования оптической системы для концентрации излучения мощных светодиодов
- Обнаружения выбоин на дорожных покрытиях с использованием методов фотограмметрии и дистанционного зондирования
- Адаптивное управление нелинейным объектом с несогласованными параметрическими неопределенностями и ограничением на входное воздействие
- Применение методов детектирования отказов для обнаружения информационных атак на систему управления
- Алгоритм детектирования и локализации отказов двигателя постоянного тока
- Синтез и реализация λ -подхода скользящего управления в системе теплопотребления
- Фотокаталитические свойства наноструктур Ag–AgBr в ионообменном слое натриево-цинк-алюмосиликатного стекла с бромом
- Формализация языков частично упорядоченных мультимножеств в системе Coq для спецификации слабых моделей памяти
- Облачная интеллектуальная система мониторинга для обнаружения нарушений маски и выдачи предупреждений
- Эффективная инкрементная хеш-цепочка с вероятностным методом на основе фильтра для обновления легких узлов блокчейна
- Метод генерации масок на изображениях лиц и системы их распознавания
- Повышение эффективности обработки жестового языка посредством малокадрового машинного обучения
- Комплекснозначное разложение матричных данных на принципах квантовой теории
- Моделирование базового переводчика индонезийского языка жестов на одноплатном компьютере Raspberry Pi
- Метод многомодального машинного сурдоперевода для естественного человеко-машинного взаимодействия
- Веб-приложение для быстрой оценки субъективных ответов с использованием обработки естественного языка
- Обоснование путей построения и оценка эффективности применения пространственно распределенной системы информационных сенсоров для мониторинга обстановки
- Мониторинг инфильтрационных процессов в гидротехнических сооружениях с использованием распределенного акустического сенсора
- Конструкция волноводной антенны с прорезями для морской радиолокационной системы