Разработка контрольно-измерительного комплекса для тестирования профиля показателя преломления и спектрального затухания оптического волокна

• Автор: Афанасьев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Снежинск
• Количество страниц: 126 с.

Глава 1. Расчетно-теоретическое обоснование построения измерителя профиля показателя преломления (ИПП-1)
1.1. Измерение профиля показателя преломления (ППП)
в оптических кварцевых заготовках. Обзор литературы
1.2. Теоретические основы алгоритма вычисления ППП по методу дефлектометрии для цилиндрически симметричного объекта
1.3. Математический алгоритм вычисления ППП
1.4. Принципиальная схема и особенности
конструкции прибора ИПП
1.5. Электрическая функциональная схема
и программно- расчетный комплекс ИПП
1.6. Результаты главы
Глава 2. Испытание прибора ИПП
2.1. Экспериментальное определение метрологических характеристик ИПП
2.2. Измерение профиля показателя преломления рабочих
и тестовых заготовок на ИПП
2.3. Прогнозирование параметров оптического волокна
на основе измеренных ППП заготовки
2.4. Результаты главы
Глава 3. Разработка диагностического стенда для тестирования
параметров кварцевого волокна
3.1. Измерение основных эксплуатационных параметров оптического волокна. Обзор литературы
3.2. Принципиальная схема спектрального измерительного
стенда, его испытание и метрологические характеристики
3.3. Результаты главы

Глава 4. Измерение спектров поглощения кварцевого волокна,
облученного гамма-вантами
4.1. Воздействие ионизирующего излучения на оптическое волокно.
Обзор литературы
4.2. Измерение спектров поглощения кварцевого оптического
волокна во время облучения гамма-квантами
4.3. Результаты главы
5. Заключение
6. Литература
7. Приложения

Актуальность темы
Технология оптического волокна - одна из наиболее интенсивно развивающихся областей науки и техники в последнее десятилетие. Наряду с качественным постоянным совершенствованием связных типов волокна - одномодового и многомодового получили быстрое развитие оптоволоконные технологии специальных типов. К ним относится разработка радиационно-стойких и радиационно-чувствительных волокон для использования в системах мониторинга и контроля потенциально-опасных ядерных объектов, в методиках радиационной терапии в медицине. Интенсивно ведется отработка технологии активного волокна, легированного редкоземельными элементами, которое используется в качестве оптических усилителей в системах связи. Осваивается технология оптоволоконных лазеров на основе активного волокна для промышленности и медицины.
Разработка новых типов оптического волокна предполагает дальнейшее развитие методик тестирования, модернизацию контрольно-измерительного оборудования, а также исследование влияния внешних факторов таких, как температура, радиация на основные эксплуатационные и технологические параметры оптоволоконной продукции. Одним из основных параметров, характеризующих качество волокна и соответственно технологический процесс его изготовления, является распределение показателя преломления по сечению волокна - профиль показателя преломления (ППП). Обычно ППП формируется путем нанесения на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы слоев кварца с различным показателем преломления. Улучшение качества измерения ППП (снижение погрешности, повышение разрешения) позволит более точно отслеживать и контролировать процесс нанесения кварцевых слоев и расширит возможности при изготовлении как стандартного, так и специальных типов оптического волокна. Поэтому дальнейшее развитие метода дефлектометрии

Через контроллер из ПЭВМ передаются уставки для шаговых приводов ПФ1 и ПФ2 и считывается состояние концевых выключателей Б1, Б2 и БЗ, 84.
Питание прибора осуществляется от однофазной сети 220В. Прибор содержит два источника вторичного электропитания: высоковольтный в составе газового лазера (БПЛ) и низковольтный на четыре напряжения питания: ± 15В, + 5В (БП).
Автоматизация прибора ИПП-1 выполнена на основе ПЭВМ типа РепНит I. Однако стандартная интерфейсная часть позволяет использовать ИПП-1 в комплексе с ПЭВМ типа РепИит П-1У и др. Полный объем всех управляющих, сервисных, и расчетных программ занимает около 3 Мбайт и умещается на
3.5 дюймовых дискетах. Диалог с пользователем ведется с помощью функциональной клавиатуры. Результаты расчета могут выдаваться либо на экран монитора, либо на печатающее устройство.
Основными задачами информационно-вычислительного комплекса являются:
- получение функции отклонения;
- проведение на основе полученных данных расчета ППП;
- прогнозирование основных характеристик соответствующего волокна;
- проведение самотестирования прибора.
Программы написаны в пакете “МАТЬАВ” , отдельные модули на языке “Ассемблер”, что позволило значительно ускорить процесс регистрации данных, обсчета информации и оптимизировать процесс управления прибором.
Математическое обеспечение включает в себя следующие основные модули:
1. Модуль измерений. Это основная программа управления работой прибора. С помощью этой программы происходит считывание информации с фотодиодных линеек, управление шаговыми двигателями, а также запись и хранение полученных данных. При запуске этой программы пользователь в интерактивном режиме задает число точек сканирования, величину шага, скорость измерения и т.д. При этом происходит автоматическое определение отклонения центра тяжести изображения прошедшего через заготовку пучка и