Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008


Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008.

   Книга представляет собой вводный курс в быстро развивающуюся и охватывающую новые сферы приложений область волоконно-оптических датчиков. В каждом из трех разделов — "Основные компоненты", "Технология" и "Приложения" — приводятся отдельные примеры основных достижений в этой области. Вместе они предоставляют инженерам, научным работникам, студентам старших курсов и аспирантам возможность составить полное впечатление о волоконно-оптических датчиках.
Книга может использоваться в качестве пособия при чтении учебных курсов, а также на промышленных семинарах по волоконно-оптическим датчикам.

Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008

Типы оптических волокон.
Использовать свет в качестве средства связи люди, по-видимому, начали с тех пор, как научились пользоваться огнем. В течение тысячелетий применялись сигнальные костры и дымовые сигналы. С изобретением зеркал для передачи сигналов на значительные расстояния в качестве источника света стало использоваться солнце. Люди, получавшие сообщения, надлежащим образом их истолковывали. Подобные методы совершенствовались и развивались столетиями. Хорошо известен видеотелефон Александра Грейама Белла, использовавшийся для передачи сообщений с помощью светового луча на расстояние окаю 200 м. Развитие подобных методов сдерживалось из-за отсутствия хороших источников света и надежных каналов передачи с низкими потерями. Ситуация полностью изменилась в 1962 году благодаря изобретению лазера. В свободном пространстве когерентный свет, испускаемый таким источником, может быть получен удаленным приемником, находящимся на расстоянии сотен тысяч километров. Отсутствие подходящей передающей среды тем не менее продолжало препятствовать развитию оптической связи, пока Капрон и др. [1] не продемонстрировали, что затухание света в волокне из плавленого кварца настолько мало, что позволяет создавать протяженные линии связи. Используя длинные волокна толщиной с волос, можно прокладывать многокилометровые волоконные линии для передачи сигналов
с помощью модулированного лазерного излучения.

На рис. 2.2 показано, как свет передается по волокну. Рассмотрим пловца на дне водоема. Если он посмотрит на поверхность воды под достаточно малым углом, дно водоема полностью отразится на поверхности раздела вода-воздух. Примерно то же происходит внутри волокна; свет передается благодаря множеству внутренних отражений. Внутри волокна свет отражается от материала оптической оболочки, имеющей меньший коэффициент преломления, снова в сторону сердцевины. Таким образом, непрерывные внутренние отражения позволяют свету распространяться по ходу движения. Одновременное начало производства компаниями Corning Inc. и Bell Labs волокна с низкими потерями открыло дверь оптической связи и дешевым волоконно-оптическим датчикам, способным обеспечить высокую производительность.

Оглавление
Предисловие
Глава 1
Возникновение технологии волоконно-оптических датчиков
Глава 2
Оптоволокно
2.1. Введение
2.2. Типы оптических волокон
2.2.1. Закон преломления Снеллиуса (Снелля) и полное внутреннее отражение
2.2.2. Многомодовое оптоволокно со ступенчатым профилем (со ступенчато изменяющимся показателем преломления)
2.2.3. Одномодовое оптоволокно со ступенчатым профилем показателя преломления
2.2.4. Уширение импульса
2.2.5. Оптоволокно с градиентным профилем показателя преломления
2.2.6. Одномодовое волокно, сохраняющее поляризацию излучения
2.3. Технологии изготовления оптических волокон
2.3.1. Модифицированный метод химического осаждения из газовой фазы
2.3.2. Метод внешнего химического осаждения
2.3.3. Метод осевого осаждения (VAD)
2.3.4. Стеклянные стержни
2.3.5. Затухание в оптоволоконных волноводах
2.4. Использование свойств оптических волокон для создания датчиков
2.4.1. Изгиб
2.4.2. Связь на основе затухающих колебаний и построенный на этом принципе датчик
2.4.3. Направленные разветвители и их использование для построения датчиков
2.5. Резюме
Литература
Глава 3
Источники света
3.1. Введение
3.2. Фундаментальные свойства источников света
3.2.1. Спонтанное излучение
3.2.2. Вынужденное излучение
3.2.3. Сверхизлучение
3.3. Длина когерентности
3.4. Полупроводниковые источники света
3.4.1. Светоизлучающие диоды
3.4.2. Лазерные диоды
3.4.3. Сверхизлучающие диоды
3.4.4. Волоконно-оптические лазеры и усилители
3.5. Резюме
Литература
Глава 4
Приемники оптического излучения
4.1. Введение
4.2. Теоретические основы
4.2.1. Статистика регистрации оптического излучения
4.2.2. Основные принципы функционирования полупроводников
4.3. Полупроводниковые фотодиоды
4.4. Лавинные фотодиоды
4.5. Шум
4.5.1. Математические основы
4.5.2. Шум, обусловленный протеканием постоянных токов в детекторной цепи
4.5.3. Шум, обусловленный тепловыми эффектами
4.5.4. Отношение сигнал/шум
4.6. Регистрация спектра
4.7. Резюме
Литература
Глава 5
Оптические модуляторы для волоконно-оптических датчиков
5.1. Введение
5.2. Электрооптический эффект
5.3. Объемные модуляторы
5.3.1. Электрооптическая фазовая модуляция
5.3.2. Электрооптическая модуляция интенсивности
5.3.3. Объемный акустооптический сдвиг частоты
5.4. Интегрально-оптические модуляторы
5.4.1. Фазовая модуляция
5.4.2. Интерферометрическая модуляция интенсивности
5.4.3. Интегрально-оптические преобразователи частоты
5.5. Чистоволоконные оптические модуляторы
5.5.1. Фазовая модуляция
5.5.2. Смещение частоты
Литература
Глава 6
Датчики на основе измерения интенсивности и интерферометра Фабри-Перо
6.1. Датчики интенсивности
6.2. Датчики температуры с полупроводниковым чувствительным элементом
6.3. Энкодеры положения
6.4. Многомодовые датчики Фабри - Перо
6.4.1. История развития многомодовых датчиков Фабри - Перо
6.4.2. Принципы работы
6.4.3. Конструкция датчика
6.4.4. Методы считывания
6.5. Одномодовые датчики Фабри - Перо
6.5.1. Варианты считывающих устройств для одномодовых датчиков
Литература
Глава 7
Многомодовые дифракционные датчики
7.1. Введение
7.2. Теоретические основы
7.2.1. Оптические методы кодирования
7.3. Датчики, основанные на относительном движении находящихся одна напротив другой решеток
7.4. Датчики, основанные на модуляции периода решетки
7.5. Состояние разработки датчиков
7.6. Резюме
Литература
Глава 8
Многомодовые датчики поляризации
8.1. Введение
8.2. Теоретические основы
8.2.1. Феноменологическое описание поляризации и запаздывания
8.2.2. Сфера Пуанкаре
8.2.3. Формализмы Мюллера и Джонса
8.2.4. Запаздывание и специальные свойства полуволновой пластинки
8.2.5. Эффект фотоупругости
8.2.6. Оптическое подавление синфазного сигнала
8.2.7. Методы оптического кодирования
8.2.8. Разрешение и шум
8.3. Датчики на основе эффекта фотоупругости
8.4. Датчики на основе фазовых пластин
8.5. Состояние разработки датчиков
Литература
Глава 9
Волоконно-оптические датчики на основе интерферометра Саньяка и пассивного кольцевого резонатора
9.1. Введение
9.2. Краткий обзор оптических датчиков вращения и эффекта Саньяка
9.3. Кольцевой лазерный гироскоп
9.3.1. Решение проблемы блокировки
9.4. Гироскоп с пассивным кольцевым резонатором
9.5. Волоконно-оптический гироскоп
9.6. Компромисс между кольцевым лазером, пассивным кольцевым резонатором и волоконно-оптическим интерферометром при использовании их в качестве датчиков вращения
9.6.1. Возможности компоновки и производства
9.6.2. Вопросы надежности и приложения
9.7. Датчики параметров внешней среды, использующие интерферометр Саньяка
9.7.1. Быстро изменяющиеся явления внешней среды: обнаружения акустических колебаний
9.7.2. Акустический датчик на основе интерферометра Саньяка, использующий источник света в качестве усилителя
9.7.3. Конфигурации волоконно-оптической катушки
9.7.4. Модуляция фазы и поляризации
9.7.5. Механическое напряжение
9.7.6. Измерение длины волны
9.7.7. Выводы
Литература
Глава 10
Волоконно-оптические датчики на основе интерферометров Маха - Цендера и Майкельсона
10.1. Введение
10.2. Принцип работы
10.2.1. Двухлучевая интерферометрия
10.2.2. Демодуляция
10.2.3. Шум
10.2.4. Поляризация
10.3. Схемы волоконных интерферометров
10.4. Приложения
10.4.1. Динамические приложения
10.4.2. Статические приложения
10.5. Резюме
Литература
Глава 11
Распределенные и мультиплексированные волоконно-оптические датчики
11.1. Введение
11.2. Распределенные измерения
11.2.1. Оптическая дальнометрия в волоконных системах
11.2.2. Методы измерения обратного рэлеевского рассеяния
11.2.3. Измерение температуры на основе рамановского обратного рассеяния
11.2.4. Распределенные измерения на основе взаимодействия мод
11.2.5. Квазираспределенные датчики
11.3. Основные принципы мультиплексирования датчиков
11.3.1. Основные принципы телеметрии: сети
11.3.2. Сети датчиков интенсивности
11.4. Мультиплексирование интерферометрических датчиков
11.4.1. Методы интерферометрической демодуляции для объединенных с использованием мультиплексирования датчиков
11.4.2. Топология мультиплексирования интерферометрических датчиков
Литература
Глава 12
Волоконно-оптические датчики магнитного поля
12.1. Введение
12.2. Датчики на основе эффекта Фарадея
12.2.1. Эффект Фарадея в оптических волокнах
12.2.2. Шум
12.2.3. Структуры датчиков
12.3. Магнитострикционные датчики
12.3.1. Магнитострикция
12.3.2. Магнитострикционные преобразователи
12.3.3. Шум в магнитострикционных датчиках
12.3.4. Структуры датчиков
12.4. Датчики на основе силы Лоренца
Литература
Глава 13
Индустриальные приложения оптоволоконных датчиков
13.1. Введение
13.2. Основы
13.3. Измерение температуры
13.4. Измерение давления
13.5. Измерение уровня жидкости
13.6. Измерение скорости потока
13.7. Измерение положения
13.8. Измерение вибрации
13.9. Химический анализ
13.10. Измерение тока и напряжения
13.11. Важные замечания для индустриальных приложений
13.12. Резюме
Литература
Глава 14
Волоконно-оптические интеллектуальные структуры
14.1. Введение
14.2. Системы оптоволоконных датчиков
14.3. Приложения волоконно-оптических интеллектуальных структур и оболочек
14.4. Пример использования волоконно-оптического датчика в интеллектуальных структурах
14.5. Заключение
Литература
Дополнение А
Глава А.1
Сдвиг нуля
Глава А.2
Оптические элементы
Приложение
Литература
Дополнение Б
Литература.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате и читать:

Скачать книгу Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать




Скачать книгу Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008 - djvu - depositfiles.

Скачать книгу Волоконно-оптические датчики, Удда Э., 2008 - djvu - Яндекс.Диск.
Дата публикации:





Теги: :: :: :: ::


Следующие учебники и книги:
Предыдущие статьи:


 


 


Книги, учебники, обучение по разделам




Не нашёл? Найди:





2016-12-09 23:17:59