Физические основы волоконно-оптических измерительных сетей для восстановления многомерных распределений параметров физических полей

• Автор: Витрик, Олег Борисович
• Шифр специальности: 05.08.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 207 с. : ил

‘ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ОРГАНИЗАЦИИ

РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.

2 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ

РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ТИПА.

2.1 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ СКАЛЯРНЫХ ПОЛЕЙ.

2.2 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВЕКТОРНЫХ ПОЛЕЙ.
3 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЛОКОННО- 67 ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЕТЕЙ ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ТИПА.
3.1 ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ 67 ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ ПРИ ФИЗИЧЕКСИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.
3.2 ИНТЕГРАЛЬНОЕ ПРОПУСКАНИЕ ПРОТЯЖЕННЫХ 78 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИИЙ ПРИ ФИЗИЧЕКСИХ
ВОЗДЕЙСТВИЯХ.
4 ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДЛЯ ФАЗОВЫХ 84 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.
4.1 ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ 84 ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАХА-ЦЕНДЕРА, ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.
4.2 ВСТРОЕННЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

ФАБРИ-ПЕРО ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.
4.3 СХЕМА ОДНОВОЛОКОННОГО МНОГОМОДОВОГО
ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ (СЛУЧАЙ ДВУХ МОД).
4.4 СХЕМА ОДНОВОЛОКОННОГО ' МНОГОМОДОВОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ (СЛУЧАЙ ШИРОКОГО СПЕКТРА МОД).
5 ВОЛОКОННО - ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.
5.1 ИЛ ДЛЯ ПРИЕМА СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
5.2 ИЛ ДЛЯ ПРИЕМА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТЕЙ.
6.1 СЕТЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ УПРУГИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.
6.2 СЕТЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ УПРУГИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.
6.3 СЕТЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАДИЕНТОВ ПОПЕРЕЧНЫХ СМЕЩЕНИЙ УПРУГИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ОРГАНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.
Прогресс освоения и изучения Мирового океана неразрывно связан с проведением широкомасштабных измерений параметров физических полей порождаемых Океаном, его взаимодействием с атмосферой, земной корой, с биологическими, антропогенными и иными факторами. Эксплуатация различных технических объектов, в том числе морских судов и механизмов, обеспечение их безопасности так же требуют контроля за широким кругом параметров, характеризующих состояние и процессы в этих объектах, многие из которых не являются сосредоточенными величинами. В связи с этим возникает необходимость создания специализированных измерительных средств, обладающих распределенной в пространстве чувствительностью, способных осуществлять мониторинг крупномасштабных и пространственно неоднородных многомерных физических полей.
Использование обычных электрических датчиков и линий связи [1-5] для этой цели, при объединении их в измерительную сеть, порождает проблему подавления электромагнитных помех, уровень которых в условиях окружения водой, без возможности качественного заземления общего провода, может быть весьма значительным. Пропускная способность электрических коммуникационных линий зачастую недостаточна для передачи по ним значительных информационных потоков, поступающих от большого числа датчиков [5]. Кроме того, электрические датчики и линии могут выходить из строя под воздействием повышенной влажности и солености, обусловленных контактом или близостью с химически агрессивной морской водой.
Большинство названных проблем решается при организации измерительных сетей на волоконно-оптической элементной базе. Преимущества такого подхода заключаются в следующем:

пе = (2.1,12)
характерная пространственная частота сети, Га - спектральная плотность пространственных частот функции Их,у), определяемая соотношением
рп(Пх,Пх) =уу~ | /ехр(-/0^>хр(-УПу/Ду,_^<*ф', (2.1.13)
интегрирование в (2.1.12) ведется по всей плоскости пространственных частот.
Из анализа выражений (2.1.10) и (2.1.11) следует что, чем более высокие пространственные частоты (по сравнению с характерной частотой сети) присутствуют в спектре оригинала, тем большей оказывается ошибка аппроксимации и меньшим коэффициент корреляции. Это иллюстрируется рис.2.1.2 на котором представлены результаты расчетов величин а и р для тестовой функции
віпй^лг 8іпО у , ■
1 5= , (2.1.14)
имеющей прямоугольный спектр пространственных частот внутри диапазона |£1*|< Пш>х, |п,|< Пп„. Из представленного рисунка видно, что когда Пт„<Ос - качество восстановления будет высоким. Например, при Пшах-О.ТЮс получаем - ст~0.3к р-0.9. В случае когда ата>>£2с - качество резко ухудшается: при £2 25ПС - а> 0.9 и р<0,6. Поэтому, можно ожидать, что