18147

Способы компенсации дрейфа ВОД

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 14. Способы компенсации дрейфа ВОД. ВОД для измерения механических величин Недостатком ВОД является дрейф нуля. Известны следующие способы компенсации дрейфа нуля: преобразование переменного тока в постоянный рис.14.1 а. При этом переменная сост

Русский

2013-07-06

2.6 MB

4 чел.

Лекция 14.

Способы компенсации дрейфа ВОД.

ВОД для измерения механических величин

Недостатком ВОД является дрейф нуля.

Известны следующие способы компенсации дрейфа нуля:

  1.  преобразование переменного тока в постоянный (рис.14.1 а)).

При этом переменная составляющая выходного сигнала датчика отделяется от постоянной. Мощность света, воспринимаемая детектором, определяется соотношением:

    (14.1)

 – среднее значение мощности лазерного излучателя.

Отделив переменную составляющую можно измерять глубину модуляции  , при этом повысится точность измерения.

Рис.14.1. Способы компенсации дрейфа датчика:

а) преобразование «переменный ток – постоянный ток»; б) метод обратной связи

  1.  метод обратной связи (рис.14.1 б)).

При этом способе постоянная составляющая выходного сигнала сравнивается с предварительно установленным опорным напряжением, и разностный сигнал применяют для обратной связи в процессе регулировки тока возбуждающего излучателя. При наличии дрейфа в этом способе стабилизируют значение . Метод применяется при определении сигнала переменного тока.

  1.  способ двух выходных световых лучей.

Применим только для ВОД, работающих с поляризованным светом (рис.14.2 в)).

Рис. 14.2. Компенсация дрейфа датчика методом двух выходных световых лучей

Мощность выходного сигнала датчика, воспринимающего световые лучи в двух взаимно-перпендикулярных  поляризованных плоскостях  определяется соотношениями:

    (14.2)

    (14.3)

В блоке обработки вычисляется следующее отношение:

           (14.4)

Выходное напряжение сигнала после обработки становится пропорциональным и не зависит от  .

  1.  метод двух длин волн (14.3).

В светочувствительную часть датчика поочередно или одновременно подаются световые сигналы с длинами волн и . Интенсивность сигнала на длине волны модулируется при измерении и сигнала, а на длине волны не модулируется. На выходе получается соотношение электрических напряжений первого и второго сигнала.

Рис. 14.3. Компенсация дрейфа датчика методом двух длин волн

ВОД для измерения механических величин

С  помощью таких ВОД  можно измерить давление, вибрации, ускорение и другие механические параметры.

Датчик для измерения давления показан на рис.14.4. Параметры датчика: диаметр жгута – до1,5мм; количество световодов – 100; толщина диафрагмы –15 мкм.

Рис. 14.4. Датчик для измерения давления ( Па)

Схема датчика, предназначенного для измерения вибрации, приведена на рис.14.5.

Рис.14.5. Схема датчика, предназначенного для измерения вибрации

Датчики давления, построенные на основе явлений ПВО и  дифракции, показаны на рис.14.6.

Рис.14.6. Датчик давления, построенный

на основе явления ПВО и дифракции

Схемы датчиков давления и ускорения на основе эффекта фотоупругости приведены на рис.14.7.

Рис.14.7. Схема датчика давления и ускорения, построенного

на основе эффекта фотоупругости

Значения постоянных фотоупругости для некоторых некристаллических материалов, применяемых в этих датчиках, приведены в таблице 14.1

Таблица 14.1.

Схема датчика ускорения с использованием туннельного эффекта показана на рис.14.8.

Рис.14.8. Схема датчика ускорения с использованием

туннельного эффекта

Световая мощность, которая измеряется с помощью  фотоприемного устройства для датчика, приведенного на рис. 14.7 определяется соотношением:  

    (14.5)

     (14.6)  

– измеряемое давление;

– полуволновое давление;

С – постоянная фотоупругости;

- длина волны излучения;

- длина материала вдоль оси датчика.

Математическая модель, которая характеризует выходной сигнал (ток фотоприемника) описывается соотношением:

  (14.7)

– мощность оптического излучения;

– функция преобразования датчика;

– величина, которая измеряется с помощью ВОД;

– внешнее влияние;  

– интегральная токовая чувствительность фотоприемника;

– коэффициент пропускания.

Для приведенных схем акселерометра их математические модели будут отличаться только функцией преобразования датчика.

Для  схемы датчика, показанного на рис. 14.7, математическая модель будет иметь следующий вид:

  (14.8)

– мощность излучателя;

– сейсмическая масса;

– измеряемое ускорение;

– постоянная фотоупругость материала;

–  длина фотоупругого материала вдоль оптической оси;

– площадь датчика под сейсмической массой; 

– реальна токовая чувствительность;

, , и – коэффициенты потерь в атмосфере, поляризационные, потери на поглощение и потери Френеля соответственно.

Конкретизированная математическая модель ВОД на основе туннельного эффекта (рис.14.8) имеет следующий вид:

    (14.9)

– коэффициенты отражения для волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях;

– мощность излучения, поступающего на входной торец световода;  

– мощность оптического излучения;

– мощность излучения, которое вводится в пластинку в результате нарушения явления ПВО;

- площадь входного торца фотоприемного устройства;

- площадь катетной грани призмы;

– реальна токовая чувствительность.

Связь толщины зазора между стеклянной пластиной и призмой с измеряемым ускорением имеет следующий вид:

   (14.10)

  – соответственно радиус, толщина, модуль Юнга и коэффициент Пуассона стеклянной пластины;  

– начальное значение зазора;

– сейсмическая масса;

– площадь стеклянной  пластины;

– измеряемое ускорение.

Реальная токовая чувствительность  датчика определяется следующим соотношением:

           (14.11)

– интегральная токовая чувствительность фотоприемника;

– коэффициент использования светового потока.

Величину коэффициента использования светового потока можно найти из соотношения:

   (14.12)

– спектральная характеристика светового потока излучения, падающего на  фотоприемник;

– спектральная чувствительность фотоприемника, измеренная по эталону.

Коэффициент пропускания системы может быть рассчитан с использованием матриц Мюллера. Уравнение, применяемое при этом, имеет следующий вид:

  (14.13)

и – вектора Стокса выходящего и падающего излучения;

– матрица Мюллера фазовой пластинки;

– матрица Мюллера анализатора;

– матрица Мюллера фотоупругого элемента;

– матрица Мюллера поляризатора.

Вектора Стокса имеют следующий перечень параметров:

    

и – интенсивности выходящего и падающего пучков лучей;
, и – параметры, определяющие степень и вид поляризации выходного и падающего пучков излучения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77865. Возникновение и прекращение юридических лиц 29 KB
  Он связан с необходимостью получения предварительного разрешения согласия от органов публичной власти на создание соответствующего юридического лица что обычно служит общим интересам всех участников оборота коммерческие банки и страховые компании. В соответствии с ней в регистрирующий орган представляются заявление устав и решение о создании юридического лица либо учредительный договор а также документы подтверждающие оплату регистрационного сбора и не менее 50 уставного капитала. Данные государственного реестра юридических лиц должны...
77866. Государство и МО как субъекты 27.5 KB
  Оборота как юридически равных собственников или иных законных владельцев имущества находящихся в частноправовых а не в публичноправовых отношениях друг с другом. РФ ее субъекты и муниципальные образования являются собственниками своего имущества и в этом качестве участвуют в отношениях собственности и иных вещных правоотношениях. Как собственники своего имущества ППО независимы друг от друга и выступают в гражданских правоотношениях как вполне самостоятельные равноправные и имущественно обособленные субъекты. ППО располагают...
77867. Объекты гражданских правоотношений и их основные виды 27.5 KB
  Гражданское законодательство относит деньги к движимым вещам. В гражданском обороте деньги оцениваются количеством выраженных в них единиц а не числом банкнот или монет. Вместе с тем деньги могут выступать и в роли особого товара самостоятельного предмета некоторых сделок например займа и кредита ибо последний по сути...
77868. Основания возникновения, изменения и прекращения 29.5 KB
  В действиях проявляется воля субъектов. Правомерные это действия соответствующие требованиям законов иных правовых актов и принципов права. Юридические акты правомерные действия имеющие целью возникновение изменение или прекращение. Основным видом сделки волевые действия направленные на достижение определенного правового результата.
77869. Понятие и виды сделок 28 KB
  Сделки акты осознанных целенаправленных волевых действий лиц совершая которые они стремятся к достижению определенных правовых последствий. Действительность сделки означает признание за ней качеств юридического факта порождающего тот правовой результат к которому стремились субъекты сделки. Действительность сделки определяется законодательством посредством следующей системы условий: а законность содержания; б способность лиц совершающих ее к участию в сделке; в соответствие воли и волеизъявления; г соблюдение формы...
77870. Недействительность сделок и ее последствия 30.5 KB
  Недействительность сделок и ее последствия Недействительность означает что действие совершенное в виде сделки не обладает качествами юридического факта способного породить гражданскоправовые последствия. Ничтожность сделки означает что действие не порождает и не может породить желаемые для ее участников правовые последствия в силу несоответствия закону. Оспоримость означает что действия совершенные в виде сделки признаются судом при наличии предусмотренных законом оснований недействительными по иску управомоченных лиц....
77871. Понятие, способы и пределы осуществления 30 KB
  Понятие способы и пределы осуществления Осущ. Под фактическими способами осуществления субъективного права понимается действие или система действий управомоченного лица не обладающих признаками сделок или иные юридически значимые действия. Под юридическими способами осуществления суб. Процесс осуществления суб.
77872. Право на защиту 33 KB
  Право на защиту Субъективное право на защиту это юридически закрепленная возможность управомоченного лица использовать меры правоохранительного характера с целью восстановления нарушенного права и пресечения действий нарушающих право. Содержание: а само содержание правоохранительной меры; б основания ее применения; в круг субъектов уполномоченных на ее применение; г процессуальный и процедурный порядок ее применения; д материально-правовые и процессуальные права субъектов по отношению к которым применяется данная мера....
77873. Гражданско-правовая ответственность 30.5 KB
  Гражданско-правовая ответственность Гражданско-правовая ответственность одна из форм государственного принуждения состоящая во взысканий судом с правонарушителя в пользу потерпевшего имущественных санкций перелагающих на правонарушителя неблагоприятные имущественные последствия его деяния...