Развитие теории и разработка мультиплексированных волоконно-оптических информационно-измерительных систем мониторинга сложных технических объектов

• Автор: Зеленский, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 301 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Формирование требований к системам мониторинга сложных технических объектов

1.2. Анализ существующих систем мониторинга сложных технических объектов

1.3. Определение основных направлений работы, постановка цели и задач для ее осуществления
2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1. Разработка принципов построения и структурной схемы мультиплексированной ВОИИС

2.2. Разработка математической модели мультиплексированной ВОИИС

2.2.1. Обобщенная математическая модель мультиплексированной ВОИИС

2.2.2. Методы аддитивного и мультипликативного многоуровневого кодирования бинарных сигналов
2.3. Моделирование основных функциональных компонентов мультиплексированных ВОИИС
Выводы по 2 главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ К КАНАЛУ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
3.1. Разработка ВОИИС с множественным доступом к каналу передачи
данных на основе бинарных оптомеханических датчиков
3.1.1. ВОИИС на основе датчиков с двухштриховым кодированием
3.1.2. ВОИИС на основе датчиков с единичным выходным кодом и старт-стопным сигналом
3.1.3. ВОИИС на основе датчиков с двоичным выходным
кодом
3.2. Имитационное моделирование процессов в ВОИИС с помощью сетей Петри
3.3. Энтропийный анализ взаимодействия ВОИИС с объектом
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
4.1. Принципы построения и математического моделирования интеллектуальных систем
4.2. Моделирование процесса принятия решений в интеллектуальных ВОИИС мониторинга
4.3. Фреймовая модель представления знаний в интеллектуальных ВОИИС
4.4. Динамические экспертные системы мониторинга
Выводы по 4 главе

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
5Л. Анализ информационно-энергетических характеристик ВОИИС
5.2. Исследование метрологических характеристик мультиплексированных ВОИИС
5.3. Оптимизация функции преобразования последовательного мультиплексора
5.3.1. Постановка задачи оптимизации функции преобразования
5.3.2. Разработка алгоритма оптимизации на основе модифицированного метода Хука-Дживса
5.3.3. Реализация функционального АЦП с оптимальной функцией преобразования
5.4. Автоматическая коррекция погрешностей, вносимых компонентами мультиплексированных волоконно-оптических систем
Выводы по 5 главе
ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ...'
6.1. Экспериментальное исследование мультиплексированных ВОИИС
6.1.1. Характеристики и конструктивно-технологические особенности волоконно-оптических и оптоэлектронных компонентов ВОИИС
6.1.2. Результаты экспериментального исследования компонентов ВОИИС

чувствительный элемент и система регистрирует отраженный от концевого модуля сигнал.
При перемещениях или вибрациях многомодового оптического волокна изменяется распределение энергии между отдельными модами. Эти изменения регистрируются оптическим фотоприемником и обрабатываются анализатором. В системе М/V используется многомодовые оптические волокна с диаметром сердечника 62,5 мкм. Источником света служит полупроводниковый лазер мощностью 1...2 мВт, работающий на длине волны 1,31 мкм. Технология М/V позволяет регистрировать вибрации в диапазоне частот от нескольких герц до 300...600 Гц. Система на базе многомодового волокна позволяет организовывать зоны охраны протяженностью до 6 км и используется главным образом на эластичных (деформируемых) оградах.
Вторая технология фирмы FFT построена на принципе обнаружения микронапряжений в оптическом волокне и получила сокращенное название MSL [157].
На рис. 1.6 показана структурная схема технологии MSL фирмы FFT для обнаружения микродеформаций волоконно-оптического кабеля, где обозначено: 1 - MSL-анализатор; 2- пассивный кабель (входной); 3 -пассивный кабель (выходной); 4 - начальный модуль; 5 - чувствительные волокна (интерферометр); 6 - многожильный оптический кабель; 7 -оконечный модуль.
В состав протяженного датчика входят три отдельных волокна многожильного оптического кабеля. Два верхних волокна выполняют функцию чувствительных элементов - в них подается излучение от полупроводникового лазера, работающего в непрерывном режиме.
Третье (выходное) волокно служит для передачи сигналов на анализатор системы. Источник излучения расположен в блоке анализатора, от него излучение лазера по входному пассивному кабелю подается на