Измерительные преобразователи поляриметрического типа : Теория и практика

• Автор: Григорьев, Валерий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 271 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ
ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО ТИПА
11. Классификация оптоэлектронных преобразователей
1.2. Компоненты преобразователей поляриметрического типа
1.3. Основные физические явления и материалы,
используемые в преобразователях поляриметрического типа
1.4. Практическое применение ОЭП поляриметрического типа
15. Выводы
Глава
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ФЕРРИТОВ-ГРАНАТОВ
2.1. Обоснование выбора математического аппарата
2.2. Особенности процесса намагничивания магнитоодноосных
монокристаллических пленок ферритов-гранатов
2.3. Вывод функции преобразования
2.4. Ограничение порога чувствительности преобразователя амплитудным шумом источника света
2.5. Ограничение порога чувствительности преобразователя
дробовым шумом фотодиода
2.6. Влияние магнитного шума на порог чувствительности преобразователя магнитного поля
2.7. Магнитооптика многослойного чувствительного элемента
2.8. Выводы
Глава
МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ РОТАТОР В ОПТИЧЕСКОЙ
СХЕМЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО ТИПА

3.1. Математические основы принципа построения
3.2. Реальный магнитооптический ротатор
3.3. Оценка дополнительной погрешности преобразователя
3.4. Выводы
Глава
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО ТИПА НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО
МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА
4.1. Принцип построения оптической схемы преобразователя
4.2. Фазовый метод при распространении света
в анизотропной среде с кручением
4.3. Теоретическая оценка возможностей практической
реализации фазового метода измерения сигнала
преобразователей поляриметрического типа
4.4. Выводы
Глава 5.
СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА ОСНОВЕ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО ТИПА
5.1. Устройства измерения инфранизкочастотных
и постоянных магнитных полей
5.2. Преобразователи и измерители электрического тока промышленной частоты
5.3. Устройства измерения напряженности электрического поля
5.4. Оптоэлектронные устройства измерения давления
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Проблема построения измерительных преобразователей (датчиков) занимает одно из центральных мест в теории и практике создания устройств регистрации и измерения различных физических полей. Современная тенденция развития этих устройств заключается не только в улучшении их метрологических характеристик, но и в расширении эксплуатационных возможностей, к числу которых относятся: работа в условиях взрыво- и пожароопасных сред, высоких уровней электромагнитных помех, дистанционные измерения, осуществляемые в рамках волоконно-оптических систем передачи и обработки информации. Перечисленными возможностями обладают оптоэлектронные и в особенности волоконно-оптические преобразователи и устройства на их основе [9]. В рамках этого широкого круга существуют преобразователи, структура которых и вытекающие из нее специфические подходы при обработке сигнала измерительной информации, позволяют рассматривать такие преобразователи, как отдельный тип оптоэлектронных преобразователей. Эти преобразователи, которые по нашему мнению следует называть преобразователями поляриметрического типа, используют уникальные свойства некоторых оптических сред изменять состояние поляризации оптического излучения под влиянием ряда физических воздействий: магнитных и электрических полей, механических напряжений, температуры и т. д. [19]. Такого рода преобразователи и являются объектом исследований данной диссертационной работы.
Анализ существующих преобразователей физических полей по-

ческого поля, который вслед за Яривом [41] можно назвать тензором диэлектрической нейрон ицаемости
(1.4)
где 8 1 - тензор, обратный тензору в.
Изменение компонент тензора к можно записать в виде [111]:
д(ЕоЛй) = %Ёю (1.5)
где г - тензор третьего ранга, который после умножения на вектор дает тензор второго ранга. Коэффициенты линейного электрооптического эффекта характеризуют диэлектрическую среду. Эллипсоид показателей преломления является функцией приложенног о управляющего поля Е. Его уравнение в тензорной форме можно записать следующим образом:
(£оП8+%Ек)х^=1. (1.6)
Тензор r,,f; симметричен по индексам і и j. Обычно эти индексы объединяются в один индекс, пробегающий шесть значений от 1 до 6. Соответствие между тензорами rljk %, где 1 = 1,2, , 6 осуществляется по правилу
[111]:
11 12 13" "1 6 5"
21 22 23 о 2
31 32 33_ 3_
Эти условные индексы определяются следующим образом: 1 = (11), 2 =(22), 3 = (33), 4= (23) = (32),