Оптимизация параметров волоконно-оптических преобразователей информационно-измерительных систем - Автореферат

В то же время ВОП с ООК имеют ряд других недостатков: они имеют низкую чувствительность преобразования, неоптимизированную конструкцию вследствие трудности математического описания модели ВОП, низкую устойчивость оптической системы ВОП к изменениям конструктивных параметров, что существенно снижает метрологические характеристики ВОИИС. 3 Развитием теории модуляции светового потока в ВОП с ООК, состоящей из следующих этапов: - математической формализации критериев управления световым потоком, определяющих основные метрологические характеристики ВОП; На защиту выносятся: 1 Теория управления модуляцией светового потока в пространстве волоконнооптических преобразователей физических величин с открытым оптическим каналом, позволяющая путем оптимизации параметров ВОП построить функцию преобразования с заданными свойствами, существенно повышающими надежность информационно-измерительных и управляющих систем космической и авиационной техники, включающая в себя: - математическую модель функции преобразования оптической системы ВОП, учитывающую физические особенности распределения светового потока с излучающего торца оптического волокна ВОИИС; критерии оптимизации функции распределения светового потока: линейности функции преобразования ВОП, чувствительности преобразования и глубины модуляции ВОП по измеряемому параметру, позволяющие улучшить основные метрологические характеристики ВОИИС; 2 Метод преобразования оптических сигналов, основанный на дифференциальном управлении световым потоком дифференциальными управляющими элементами, позволяющий путем позиционирования элементов оптической системы ВОИИС существенно уменьшить аддитивную составляющую погрешности интенсивности функции распределения светового потока.В заключении главы для определения входных и выходных параметров ВОП определена минимально необходимая вводимая в систему мощность, которая определяется мощностью источника излучения (ИИ), порогом чувствительности приемника излучения (ПИ), потерями в узлах соединения ИИ и ПИ с ОВ, потерями в самом волокне, соединителях и разветвителях и других элементах ВОИИС. Во второй главе на основании принципов работы ВОП предложен общий вид функции преобразования (ФП) светового потока (СП) в зависимости от измеряемой физической величины в оптической системе: , где - функция, равная лучистой энергии в точке приемника СП, доставляемой из точки М источника СП и проходящей через МЭ. Моделирование процессов, происходящих в оптической системе ВОП, позволяет эффективно определить расположение и конфигурацию источника и приемника оптического сигнала (конструктивные параметры, как апертурный угол ?NA, диаметр сердцевины dc и диаметр оболочки do ОВ, будем считать заданными, и их значения не подлежат оптимизации), увеличить чувствительность преобразования к изменению информативного параметра в выбранной точке начальной установки, определить длину квазилинейного участка ФП, где возможно однозначное преобразование информативного параметра. В цилиндрической системе координат вектор определяется как сумма напряженностей полей всех волноводных мод , где задаваемые весовые коэффициенты, квадрат которых характеризует мощность моды с индексами В частности, составляющая электромагнитного поля имеет вид где L - длина оптического волокна; радиальное распределение z-составляющих полей волноводных мод; азимутальные и продольные фазы волн; символ Кронекера. Вектор критериев имеет вид , где условие линейности или условие функции - индикатора; условие чувствительности; условие модуляции. определяет аналитический вид функции преобразования двух видов: а) линейная функция преобразования , т. е. коэффициент корреляции между значениями измеряемой физической величины и значениями выходного сигнала определяется выражением , где коэффициент ковариации, среднеквадратичные отклонения двух числовых последовательностей, соответственно;В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований разработана теория модуляции светового потока в пространстве волоконнооптических преобразователей, принцип действия которых основан на изменении интенсивности оптического сигнала в разрыве волоконнооптического канала под действием измеряемой физической величины, применение которой способствует развитию теории проектирования перспективных помехозащищенных, искро-, взрыво-, пожаробезопасных ВОИИС с улучшенными метрологическими характеристиками ракетно-космической и авиационной техники. 2 Разработаны структуры волоконнооптических ИИС в виде динамических систем с распределенными параметрами позволило методами идентификации их динамических характеристик показать адекватность математической модели и волоконнооптических ИИС. позиционирование подводящих и отводящих каналов, путем выбора способа компоновки ОВ в каналы ВОП, позволило уменьшить аддитивную составляющую погрешность распределения светового потока и увеличить его интенсивности; проведение математическое моделирование в среде MATHCAD, в результате которого определены конструктивные параметры ВОП с различными мод

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ