18149

Волоконный гироскоп. ВОД ионизирующих излучений

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 16. Волоконный гироскоп. ВОД ионизирующих излучений. ВОД с волоконными жгутами передающими излучение Волоконный гироскоп Волоконный гироскоп основан на эффекте Саньяка. Он обладает рядом достоинств по сравнению с обычным гироскопом а именно: просто

Русский

2013-07-06

246.61 KB

8 чел.

Лекция 16.

Волоконный гироскоп. ВОД ионизирующих излучений.

ВОД с волоконными жгутами, передающими излучение

Волоконный  гироскоп

Волоконный гироскоп основан на эффекте Саньяка. Он обладает рядом достоинств по сравнению с обычным гироскопом, а именно:

  1.  простота конструкции;
  2.  короткое время запуска;
  3.  высокая чувствительность и линейность;
  4.  низкая потребляемая мощность;
  5.  отсутствие подвижных деталей.

Схема волоконного гироскопа базируется на применении кольцевого интерферометра и показана на рисунке 16.1.

Рис.16.1. Схема кольцевого гироскопа

Время распространения луча в интерферометре определяются соотношениями:

  1.  распространение по часовой стрелке:

   (16.1)

  1.  распространение против часовой стрелки:

    (16.2)

где:

– радиус кольца интерферометра;

– измеряемая угловая скорость;

с – скорость распространения электромагнитных колебаний.

Разность времени распространения света с учетом с >>, определяется следующим соотношением:

                      (16.3)

где:

 – площадь витка световода;

– количество витков световода.

С учетом этого разность длины оптических путей будет определяться следующим соотношением:

     (16.4)

Возникает также разность фаз при распространении излучения, которая описывается следующим соотношением:

     (16.5)

где:

волновое число.

Лазерный волоконный гироскоп позволяет определять значения угловой скорости равной  0,001 град/час.

ВОД с волоконными жгутами, передающие излучение

Совокупность волокон образуют жгут. Различают жгуты с регулярной и нерегулярной укладками. Первые применяются для передачи изображения, а вторые являются осветителями.

Основные характеристики жгутов следующие:

  1.  светопропускание;
  2.  разрешающая способность;
  3.  числовая апертура;
  4.  модуляционно-передаточная функция;
  5.  межэлементная неравномерность (микроструктурный шум), которая возникает в результате мозаичности структуры волокна;
  6.  дефектность, которая выражается в локальной частичной потере светопропускания.

Отдельные световоды могут быть уложены так, что линии, соединяющие их центры, образуют квадрат (квадратная укладка), или так, что центры световедущих жил лежат в вершинах равносторонних треугольников (гексагональная укладка). В первом случае площадь нерабочего расстояния между волокнами составляет 21,5%, а во втором –  9%.

Разрешающая способность пучка волокон равна:

     (16.6)

где:

– период укладки волокон, равный минимальному расстоянию между их центрами.

Если обозначить, что

       (16.7)

где:

Dc – диаметр сердцевины;

толщина оболочки;

то  разрешающая способность жгута будет равна:

  1.  для квадратической укладки

     (16.8)

  1.  для гексагональной укладки

    (16.9)

Разрешающая способность при гексагональной укладке в 1,15 раз больше, чем при квадратной.

Объем информации, передаваемый неподвижным пучком волокон N, определяется числом световодов на площади поперечного сечения жгута S:

  1.  при квадратной укладке

   (16.10)

  1.  при гексагональной укладке

   (16.11)

То есть во втором случае объем информации в 1,32 раза больше.

Повышение разрешающей способности жгута может быть достигнуто при возвратно-поступательном или циркуляционном смещении пучка волокон. При этом происходит сглаживание мозаичности изображения и дефектов структуры волоконной детали. Для достижения эффекта сглаживания достаточно перемещения жгута на 4-5 диаметров жилы. При этом разрешающая способность жгута  может быть повышена в 2,44 раза.

Часто используют несколько последовательно соединенных жгутов, при этом разрешающая способность падает незначительно.  

Для уменьшения мозаичности структуры изображения может быть применено следующее:

  1.  окуляр малого увеличения, неразрешающий мозаичную структуру;
  2.  расфокусировка проекционного объектива. При этом расфокусировка должна быть такой, чтобы размер кружка рассеяния в 2-3 раза превышал ширину прослойки между жилами;
  3.  спектральное разложение каждого элемента объекта на входе в жгут и свертывание спектра на выходе;
  4.  для полного снятия мозаичности применяют голографический метод.

ВОД ионизирующих излучений  

ВОД ионизирующих излучений условно можно разделить на 3 основные группы:

  1.  

волоконный световод

Источник света

Фотоприемник

Ф

датчики суммарной дозы излучения, использующие эффект наведенного поглощения в волоконном световоде (рис. 16.2);

Рис. 16.2. Структурная схема датчики суммарной дозы излучения

  1.  датчики, использующие эффект наведенного поглощения в сочетании с рефлектометрией (рис 16.3). 

Измерение  суммарной дозы ионизирующего излучения основано на эффекте наведенного поглощения – увеличении оптических потерь в волоконном световоде при облучении. Достоинством таких ВОД является широкий диапазон регистрируемых энергий. Длина волоконного световода составляет сотни метров. Нестабильности источника и приемника излучения компенсируются путем применения дифференциальной схемы ВОД. Пространственное разрешение вдоль волокна обеспечивается рефлектометрией

Фотоприемник

Блок управления

Фотоприемник

Источник света

Ф

4

2

1

3

– измерение параметров обратно рассеянного света.

Рис. 16.3. Структурная схема датчиков, использующих

эффект наведенного поглощения в сочетании с рефлектометрией:

1 – направленный ответвитель; 2 – подводящие световоды;

3 – регистрирующий фотоприемник; 4 – фотоприемник опорного сигнала.

  1.  сцинтилляционный детектор.

Данный детектор предназначен для регистрации сцинтилляций ядерного излучения. В его состав входит синтетический алмаз 1 (в данном случае применен алмаз с концентрацией примеси азота менее 150 частей на миллион; концентрация примесей никеля, меди, марганца, алюминия или их  смесей (или солей) не может превышать 1000 частей на миллион; концентрация примесей железа и кобальта может быть менее 10 частей на миллион); детектор также содержит фотоэлектрический умножитель 3 и волоконный жгут  2, передающий световую вспышку в алмазе 1 к ФЭУ 3. В волоконный жгут 2 должны входить несколько оптоволоконных световодов для передачи наибольшего числа вспышек, возникших в алмазе, в ФЭУ. Необходимо отметить, что в качестве элемента 1 может использоваться также блок склеенных кристаллов алмаза или нанесенный на него слой поглощающего вещества (в качестве которого может быть применен полиэтилен). Это позволяет реализовать некоторую избирательность в регистрации тех или иных радиационных частиц.  

2

1

3

 Рис. 16.4. Структурная схема сцинтилляционного детектора


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48332. Моделювання електронних систем курс лекцій 6.34 MB
  Курс «Моделювання електронних систем» є продовженням курсу «Моделювання в електроніці» та викладається магістрам з електронних систем денної та заочної форми навчання по кафедрі Електронних систем ЗДІА. Даний курс базується на дисциплінах “Твердотіла електроніка”, “Теорія електричних та електронних кіл”, “Аналіз електронних схем”, “Автоматизація схемотехнічного проектування”.
48335. КОНСТИТУЦИОННОЕ ПРАВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 342.5 KB
  Системы конституционного права. Соотношение Конституции России и конституционного права. Место конституционного права в системе Российского права. Соотношение конституционного права РФ и международного права
48336. Конституційний період Громадянської війни США 37 KB
  На Півночі проживали 22 млн. На Півночі в промисловості було зайнято 18 млн. Плантатори розраховували на своє тимчасове військову перевагу і явну військову непідготовленість Півночі. На першому етапі війни жителі півночі зазнали ряд серйозних поразок.
48337. Конституція США. Біль про права 35 KB
  Конститу́ція США Верховний закон Сполучених Штатів Америки. Дійсна сьогодні Конституція США була прийнята 17 вересня 1787 року під час Конституційної Конвенції в Філадельфії і ратифікована в усіх 13 тодішніх американських штатах. Конституція США є найстарішою федеральною конституцією.
48338. Конструкции стен из крупных блоков 32.5 KB
  Со стенами из крупных блоков за основу принимают номенклатуру элементов предусмотренных территориальными каталогами. Архтор для своих проектов использует унифицированный набор блоков разрабатывая для них новые доборные элементы. Поясные ряды кладки состоят из поясных перемычечных и угловых блоков.