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

33059. Поняття світогляду, його специфіка, структура, функції 13.72 KB
  Поняття світогляду його специфіка структура функції Отже світогляд – це сукупність поглядів оцінок принципів що визначають найзагальніше усвідомлення розуміння світу місця в ньому людини а також ціннісні орієнтації людей їх життєві позиції. Світогляд як складне духовне явище поєднує в собі переконання ідеали цілі мотиви поведінки інтереси ціннісні орієнтації принципи пізнання моральні норми естетичні погляди тощо. Структура світогляду залежить від певних чинників. Залежно від співвідношення інтелектуального та емоційного...
33060. Предмет і специфіку філософії 13.27 KB
  Методологічна функція полягає в тому що філософія виступає як загальне вчення про метод і як сукупність найбільш загальних методів пізнання і освоєння дійсності людиною. Прогностична функція філософії формулювання в її рамках гіпотез про загальні тенденції розвитку матерії і свідомості людини і світу. Критична функція філософії.
33061. Зародження філософії 15.38 KB
  Зародження філософії історично співпадає з виникненням зачатків наукового знання з появою громадської потреби в цілісному переконанні на світ і людину у вивченні загальних принципів буття і пізнання. онтос буття суще вчення про буття чи про першооснови усього сущого : проблема буття розуміється тут в універсальному всеосяжному сенсі чому є щось а не ніщо одне з перших філософських питань аналізуються буття сам принцип існування небуття чи можливе неіснування ніщо буття матеріальне природа і ідеальне ідея думка...
33062. Співвідношення філософії та науки 15.18 KB
  Порівняння пізнавальних можливостей філософії і конкретних наук зясування місця філософії в систему людських знань має давні традиції в європейській культурі. Ще в античності Платон і Арістотель намагалися розмежувати особливості науки і філософії. При цьому теоретична міць філософії прагнення логічно обгрунтувати знання висловити його в теоретичній формі виявлялася несумірної з можливостями конкретних наук що давало підстави протягом довгих століть від Аристотеля до Гегеля вважати філософію наукою наук .
33063. Джерела, провідні ідеї та напрями філософії Стародавньої Індії 59.26 KB
  Джерела провідні ідеї та напрями філософії Стародавньої Індії Зародки філософського мислення Індії сягають у глибоку давнину середина І тис. Канонічним духовним джерелом Стародавньої Індії є Веди із їх назвою споріднено наше слово відати знати записані на листях пальми приблизно за 1. Таким чином вже у найдавніших духовних джерелах Стародавньої Індії йдеться про фундаментальні моральні ідеї про певне осмислення становища людини у світі про різні шляхи звільнення від кармінних законів долі найкращим з яких є шлях дійового...
33064. Канонічні джерела, провідні ідеї та напрями філософії Стародавнього Китаю 57.41 KB
  Давньокитайська філософія порівняно з давньоіндійською виглядає стрункішою, деталізованішою (аж до нумерології та побудови вичерпних систем комбінаторики подвійних символічних елементів світобудови) та більше зануреною у глибину суперечливого, парадоксального мислення.
33065. Натурфілософія 13.62 KB
  ntur природа філософія природи умоглядне тлумачення природи що розглядається в її цілісності що спирається на абстрактні поняття що виробляються в ході виникнення і розвитку філософії. фюсис природа або фюсиологами а перші філософські трактати як правило були присвячені дослідженню природи її пристрої трактати Про природу були написані і Фалесом і Гераклитом і Анаксимандром і Анаксименом і Парменидом. філософія ще не існувала окремо від пізнання природи а знання про природу окремо від філософії. У центрі уваги усієї...
33066. Філософія Сократа 15.29 KB
  Платон. Платон 427347 рр. Учень Сократа Платон у 397 р. Платон долає проблему що зафіксована Сократом завдяки створенню гіпотези про існування специфічних предметів відмінних від речей навколишнього світу.
33067. Філософія Середньовіччя, її особливості 19.96 KB
  Фома Аквінський спрямовує свої зусилля на розмежування суті того у що віримо і що знаємо. Фома описує Бога як першопричину і конечну мету сущого як “чисту форму†“чисту актуальність†або буття. Фома називає таке буття субстанцією. У своїх працях Фома розділяє догмати віри на такі що осягаються розумом Бог існує Бог єдиний душа людини безсмертна і такі що розумом не можуть бути осягнені творення світу трійця першородний гріх тощо.