СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2013

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ метиком, обеспечивающим их непо движность. Для юстировки линзы по оси Z от носительно оптических волокон ис пользуются кольцевые прокладки тол щиной 0,01…0,1 мм (на рисунке не по казаны). В частности, для диапазона рабочих частот 5…128 Гц выбран упругий элемент в виде пластины из стали марки 36НХТЮшириной 3 мм, толщиной 0,2 мм и рабочей длиной 16,5 мм. Возможно изменение частот ного диапазона по требованию заказ чика. Датчик ускорений работает следу ющим образом. Световой поток Ф 0 от источника излучения подводится по оптическому волокну в зону измере ния. Под действием ускорения проис ходит перемещение цилиндрической линзы, закреплённой на упругом эле менте, в корпусе датчика в направле нии оси Z. Перемещение линзы вызы вает изменение интенсивности све тового потока. Световые потоки Ф 1 ( z ) и Ф 2 ( z ), прошедшие через линзу, по отводящим волокнам первого и вто рого измерительных каналов посту пают на приёмники излучения ПИ1 и ПИ2 соответственно. Приёмники из лучения ПИ1 и ПИ2, в свою очередь, преобразуют оптические сигналы Ф’ 1 ( z ) и Ф’ 2 ( z ) в электрические I 1 ( z ) и I 2 ( z ). При обработке сигнала с дифферен циального оптического датчика целе сообразно сформировать отношение разности сигналов на выходе каналов к их сумме . В этом случае сни жается влияние на точность измере ния неинформативных изгибов воло конно оптического кабеля, изменения мощности излучения источника и чувствительности приёмника, которые вызывают пропорциональные из менения сигналов в каналах, не при водящие к изменениюотношения сиг налов. В соответствии с предложенной методикой линеаризации максималь ная чувствительность и линейность преобразования достигаются при перемещении линзы в диапазоне (0,015…0,09) d с , который устанавли вается юстировкой элементов опти ческой системы в процессе сборки ВОПМП. Исследования и анализ технических возможностей экспериментального образца дифференциального ВОДУ показали, что чувствительность пре образования повысилась почти в два раза по сравнениюс аналогами ( = = 1,1 мВ/мкм, у аналогов 0,6…0,7), адди тивная составляющая погрешности снизилась до 0,08% (у аналогов 0,1%), а погрешность линейности – до 0,07% (у аналогов 0,09%). Л ИТЕРАТУРА 1. Щевелёв А.С., Юрова О.В., Бростилов С.А., Мурашкина Т.И., Архипов А.В. Технологи ческие основы проектирования волокон но оптического датчика ускорения. Про мышленные АСУ и контроллеры. 2011. № 6. С. 39–43. 2. Мурашкина Т.И., Щевелёв А.С., Логинов А.Ю. Моделирование физических процессов в волоконно оптическом преобразователе перемещений с цилиндрической линзой. В сб. Надёжность и качество. ПГУ. Т. 1. 2010. С. 116–117. 59 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2013 0,8 1 2 1 0,8 X, мм Z, мкм 1 – Проекция внешнего конуса 2 – Проекция внутреннего конуса Z, мм К 0,4 0,4 0 0 0 4 8 12 16 20 –0,4 –0,4 –0,8 –1 –0,8 0,12 0,24 0,36 0,48 0,6 Реклама Рис. 2. Результаты математического моделирования оптической системы в среде MatLab r ц = 1,5 мм; l 1 =0,5 мм; l 2 = 1,1 мм 1 ∅ 50 2 5 6 7 8 3 4 9 Рис. 3. ВОДУ с модулирующим элементом в виде цилиндрической линзы 1 – втулка; 2 – ПОВ; 3 – ООВ; 4 – основание; 5 – установочные винты; 6 – оптические волокна; 7 – упругий элемент; 8 – цилиндрическая линза ©СТА-ПРЕСС