Принципы создания оптоэлектронных информационно-измерительных систем мониторинга безопасности эксплуатации техногенных объектов

• Автор: Дышлюк, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МОДУЛЯЦИИ
АМПЛИТУДЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, НАПРАВЛЯЕМОГО ВОЛОКОННЫМИ СВЕТОВОДАМИ, НА ПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА СРЕД ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МОНИТОРИНГ А АБСОЛЮТНОГО УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Особенности амплитудной модуляции направляемого волоконными световодами излучения на границе раздела сред жидкость-воздух
1.2 Особенности амплитудной модуляции направляемого волоконными световодами излучения в условиях полного внутреннего отражения света на границе раздела между несмешивающимися жидкостями
1.3 Особенности амплитудной модуляции направляемого волоконными световодами излучения свободноподвешенными оптическими элементами
2 ПРИНЦИПЫ ДЕМОДУЛЯЦИИ И МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ БРЭГГОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ОПТИЧЕСКОЙ ВРЕМЕННОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ
2.1 Амплитудная модуляция лазерного излучения при отражении от
брэгговской дифракционной решетки

2.2 Спектральные характеристики зондирующих лазерных импульсов, генерируемых волоконно-оптическим временным рефлектометром, и особенности их амплитудной модуляции брэгговскими дифракционными решетками
2.3 Экспериментальное исследование рефлектометрического метода детектирования и мультиплексирования сигналов чувствительных элементов на основе брэгговских дифракционных решеток
3 АМПЛИТУДНЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ДЕФОРМАЦИЙ БОЛЬШЕРАЗМЕРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ И МОНИТОРИНГА ИХ ПОЛОС ОТЧУЖДЕНИЯ
3.1 Особенности амплитудной модуляции лазерных импульсов в деформируемом волоконном световоде
3.2 Принципы создания волоконно-оптических измерительных преобразователей пороговых перемещений для мониторинга целостности протяженных трубопроводов
3.3 Принципы создания волоконно-оптических измерительных преобразователей усилий для мониторинга полосы отчуждения
техногенных объектов ответственного назначения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Современная цивилизация характеризуется бурным развитием техногенных объектов: в больших количествах создаются все более и более сложные строительные сооружения, среди которых немало уникальных, широкопролетных, высотных конструкций. Для транспортировки нефте- и газопродуктов прокладываются тысячекилометровые высокопропускные трубопроводные линии. Сдаются в эксплуатацию технически сложные морские суда, летательные, в том числе, космические аппараты, структурные элементы которых постоянно подвержены агрессивному воздействию внешней среды. При этом широко используются новые материалы, физические свойства которых, в частности, прочностные характеристики недостаточно изучены с точки зрения долговременной стабильности под воздействием деформационных нагрузок [1].
Большое количество создаваемых в настоящее время конструкций и сооружений являются объектами ответственного назначения, представляющими повышенную потенциальную опасность для человеческого сообщества или экологии [2-7]. Среди таких объектов мосты, по которым одновременно перемещаются тысячи автомобилей, и конструктивные элементы которых с каждым годом все более изнашиваются и теряют несущую способность. Среди таких объектов плотины, которые на протяжении многих лет должны надежно удерживать десятки тысяч тон воды, иногда и в условиях нестабильной сейсмической обстановки. К потенциально опасным сооружениям следует также отнести высотные здания и башни различного назначения, морские нефтяные вышки, транспортные туннели, горнорудные шахты, нефте- и газопроводы, морские пирсы, причалы, самолеты, космические аппараты, корабли и др [5, 6]. Авария объекта ответственного назначения может повлечь человеческие жертвы, не говоря об экологическом ущербе и колоссальных экономических убытках. Вместе с тем развитие экономики, промышленности, науки и социальной сферы приводит к увеличению нагрузки на техногенные объекты и сооружения, что способствует ускорению износа и снижению их общей эксплуатационной надежности и безопасности.

оптический сигнал которого измерялся с помощью стандартного фотоприемника. Результаты измерений представлены в виде точек на рис. 1.3. Как видно из рисунка, экспериментальные результаты хорошо согласуются с расчетными данными.
Рис. 1.3 Распределение интенсивности светового пучка, формируемого ВС в дальней зоне. Расчетные и экспериментальные данные.
Для измерения угла отклонения от вертикали в настоящей работе предлагается использовать эффект сохранения горизонтальной ориентации поверхности вязкой жидкости, при наклоне содержащей ее емкости (рис. 1.4). В герметичный корпус емкости встроены излучающий (3) и приемный (4) волоконные световоды. Световой пучок, излучаемый ВС 3, отражается от границы раздела жидкость-воздух и попадает на торец приемного ВС 4. В результате наклон корпуса преобразователя приводит к перемещению отраженного светового пучка, и, как следствие, к изменению интенсивности излучения вводимого в приемный световод, что регистрируется фотоприемником на выходе измерительного преобразователя.