Энергоинформационная модель оптических поляризационных эффектов для синтеза чувствительных элементов систем управления

• Автор: Киселёв, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ

СОВРЕМЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

1.1. Оптические датчики магнитного поля на эффекте Фарадея

1.2. Преобразователь напряженности магнитного поля

на экваториальном эффекте Керра

1.3. Классификация волоконнооптических датчиков

и примеры их применения

1.4. Двухпроходной и однопроходной чувствительные элементы.

1.5. Модуляторы света

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИЧЕСКИХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
ФИЗИКОТЕХНИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
2.1. Поляризованный свет
2.1.1. Типы состояний поляризованного света.
2.1.2. Эллиптически поляризованный свет
2.2. Энергоинформационная модель цепей различной физической природы
2.3. Энергоинформационная модель оптической цепи.
2.3.1. Описания поляризационной волны с помощью вектора Джонса
2.3.2. Параметры оптической цепи.
2.3.3. Матрицы Джонса
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ФИЗИКОТЕХНИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
С ПОМОЩЬЮ ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
3.1. Паспорта оптических физикотехнических эффектов.
3.2. Магнитооптические эффекты керра.
3.2.1. Полярный эффект Керра
3.2.2. Меридиональный эффект Керра.
3.2.3. Экваториальный эффект Керра.
3.2.4. Матричный метод расчета магнитооптических систем.
3.3. Явление двойного лучепреломления
при деформации фотоупругость
3.4. ФТЭ поворота оптического элемента
3.5. Линейный дихроизм.
3.6. Оптическая активность и круговой дихроизм.
3.7. Магнитный круговой дихроизм.
3.8. Эффект поляризации света двупреломляющими поляризаторами
3.9. Макроскопическая теория эффектов Фарадея и КоттонаМутона
3.9.1. Эффект Фарадея
3.9.2. Эффект Фогта КоттонаМутона.
3 Эффект линейной электрогирации.
3 Эффект квадратичной электрогирации.
3 Линейный элекгрооптический эффект
3 Эффект Керра в жидких средах.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПОДСИСТЕМА
СИНТЕЗА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ФТЭ
4.1. Синтез вариантов фпд на основе оптических ФТЭ.
4.2. Расчет эксплутационных характеристик
4.3. Особенности синтеза цепочек ФПД оптических ЧЭ СУ
4.4. Синтез ФПД оптического датчика на основе эффекта Фарадея
с использованием автоматизированной системы.
4.5. Функциональная модель системы синтеза
новых технических решений.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Приложение 1. Паспорта оптических ФТЭ
Приложение 2. Интерфейсы программного обеспечения
Приложение 3. Акты внедрения.
ВВЕДЕНИЕ


На изменение величины подлежащего измерению магнитного поля реагирует блок 5, изменяя поляризационное состояние оптической траектории луча. Обратный световой поток, проходящий через блок 5, направляется в поляризатор 3. Детектор 6 измеряет интенсивность частично отраженного поляризатором 3 возвратного светового потока, а остальная часть обратного потока через поляризатор 3 и элемент 4 поступает в поляризатор 2. Детектор 7 измеряет интенсивность этой части возвращенного светового потока отраженного поляризатором 2. В последние годы стали интенсивно разрабатываться измерительные устройства на основе волоконнооптических датчиков, содержащих магнитооптические элементы, основанные на эффектах Фарадея и Керра, что объясняется их высокой точностью и широкими потенциальными возможностями. Принцип действия предлагаемого преобразователя П. В. Каменский, М. А. Ураксеев магнигного поля основан на экваториальном эффекте Керра рис. Устройство содержит источник оптического излучения 1, отрезок световода прямоугольной формы 2, на широкую стенку которого нанесена ферромагнитная пленка 3, обладающая экваториальным эффектом Керра. Ферромагнитная пленка 3 имеет оптический контакт со световодом 2 и выполнена в форме круга. Между стенкой световода 2 и ферромагнитной пленкой 3 помещается слой диэлектрика 4 с показателем преломления меньше, чем у материала световода 2. Диэлеюриком изолируется ленточный проводник 5 из неферромагнитного материала, имеющего постоянную ширину и толщину. Соосно с источником 1 и световодом 2 расположен фотоприемник 6. Выводы ленточного проводника 5 соединены с генератором тока 7 и параллельны оптической оси устройства. Преобразователь напряженности магнитного поля. Современные волоконнооптические датчики позволяют измерять почти все например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, колебания, массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле, концентрацию газа, дозу радиационного излучения. В настоящее время во всем мире интенсивно ведутся работы по созданию волоконнооптических систем сбора, обработки и передачи информации 8, , , , , , . В таких системах используются волоконнооптические датчикипреобразователи различных физических величин 8, , , , 0. Бурное развитие волоконнооптических систем сбора информации связано как с особенностями различных отраслей науки и техники, так и с замечательными свойствами этих систем. Они искро и пожаробезопасны, устойчивы к электромагнитным помехам, малогабаритны, потребляют мало энергии. Они также позволяют создавать как локальные, так и распределнные на большом пространстве чувствительные элементы и системы непрерывного контроля. Особенно перспективны волоконнооптические датчики и системы во взрывоопасных производствах и системах экологического мониторинга на предприятиях с вредными и пожароопасными производствами, а также на территориях больших городов ,, 0. Датчики преобразования давления, температуры, измерения перемещений, скоростей и ускорений разработаны довольно хорошо , , . Сравнительно мало разработаны датчикипреобразователи электромагнитных полей и особенно мало разработок для области СВЧполей . Волоконнооптические датчики ВОД магнитных и электрических полей разрабатываются в основном для дистанционного контроля в сетях постоянного и переменного тока. Потребность в них возникает в связи с тем, что для прямого измерения токов и напряжений в высоковольтных сетях требуются специальные методы и средства для развязки высокого напряжения в сети и низкого напряжения измерительной аппаратуры. Особенно трудно проводить прямые измерения токов в высоковольтных сетях постоянного тока. В частности, известны волоконнооптические датчики ВОД напряженности электрического поля , , в которых элемент, чувствительный к электрическому полю, создан на основе электрооптического эффекта Поккельса. Устройства такого типа позволяют проводить измерения при гальванической развязке контролируемого объекта и регистрирующей аппаратуры.