Способ определения суммарных потерь в световоде и устройство для его осуществления

(кривая 1) и фазовой заского излучеечивающей ть устройстделения К 1 з предложе чника опт пульсного отве 1 вителя етовода, 5 -ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21 4947850/25 (22 25,06.91 (46 15.03,93. Бюл. М 10 (71 Институт радиотехники и электроники АН, СССР (72 В, В. Моисеев и И. К, Полякова (56 Авторское свидетельство СССР М 462206, кл. 0 01 Р 3/36, 1986,Авторское свидетельство СССР К. ) 368732, кл. О 01 К 21/55, 1986 (56) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЦХ ПОТЕРЬ В СВЕТОВОДЕ И УСТРО СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57 Использование: измерение физических ве ичин в условиях взрыво- и пожароопасности при наличии мощных электромагнит- ныл помех, Сущность изобретения: уст)ойство содержит источник оптического излучения (ИОИ), импульсный модулятор (ИМ), напра вленн ы й волоконный ответвитель (Н ВО), световод, фотоприемник (ФП), 2 электронных фильтра (ЭФ) и измеритель отношения амплитуд (ИОА), при.этом ИОИ Изобретение относится к оптоэлектронике, а точнее к той ее части, которая занимается метрологией световодов, а также измерением разнообразных физических, механических, химических и т,д. величин волоКонно-Оптическими датчиками.Целью изобретения является повышение чувствительности измерения суммарных потерь в световоде.На фиг, 1 приведено устройство для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - зависимости максимально достижимой ВТЕНИЯ ь " 2подключен к одному из входов НВО, к выходу ФП подключены два Эф, выходы которых подключены ко входам ИОА, ИМ соединен с управляющим входом ИОИ, ФП подключен к выходному плечу НВО, а два оставшихся плеча НВО замкнуты через световод, образуя кольцо, причем НВО включен так, чтобы коэффициент деления в плече, через которое излучение введено в кольцо, был максимальным из всех коэффициентов и лежал в интервале 0,3К 1 з0,99. НВО может быть выполнен в виде двух встречно включенных У-образных ответвителей. По приведенному графику зависимости Ф = 1(К 1 з) находим значение фазовой задержки ф, при которой существуют гармоники, максимально и минимально чувствительные к внешнему воздействию на световод. С помощью Зф выделяюттребуемые гармоники, находят отношение их амплитуд, и по калибровочной зависимости определяют искомое значение физической величины, 2 с, и 13,п.ф-лы, 2 ил. чувствительности устроиства прототипа (кривая 2), а также держки Кмин-гармоники оптиче ния в световоде, обесп максимальную чувствительнос ва (кривая 3), от коэффициента ответвителя,Устройство для реализации ного способа состоит из 1 - ист ческого излучения, 2 - и модулятора, 3 - четырехплечего оптического излучения, 4 - свфотоприемника, 6 и 7 - электронных фильтров, 8 - измерителя отношения амплитудсигналов, Кроме того, направленный ответвитель может быть выполнен в виде двухвстречно включенных У-образных ответвителей.Порядок реализации предложенногоспособа в соответствии с устройством состоит в следующем,Измеряем коэффициент деления К 1 з используемого ответвителя (3): К 1 з = 0,55. Пофиг. 2 определяем фазовую задержку Ф дляКмис гармоники, при которой реализуетсямакСимальная чувствительность устройства: Ф =30, 15Номера гармоник Кмин и й, на которыедолжны быть настроены фильтры (6, 7), определяем из соотношения Кмис/К = Ф/360= 1/12, Этому соотношейию удовлетворяетряд номеров, Выберем К,н = 1 и й = 12, 20Требуемую частоту модуляции оптического излучения 1 рассчитываем по формуле1 = с/(Ю и). 1 = 417 кГц, для случая 1 = 40 м,и = 1,5, с = Зх 10 м/с, Источник оптическоговизлучения (1) модулируем модулятором (2) 25периодической импульсной последовательностью частотой следования 1 = 417 кГц,Фотоприемником 5) регистрируем последовательность многократно прошедшихпо световоду (4) оптических импульсов, 30Фильтрами (6, 7), настроенными на частоту 11 = 1 х 1 = 417 кГц и 12 = 12 х 1 = 5000 кГц,измеряем амплитуды соответственно 1-й и12-й гармоники регистрируемой последовательности импульсов, Отношение амплитуд 35указанных гармоник О = 1,94,По калибровочной кривой находим величину наведенных потерь; а = 0,98, Дляпрототипа такому значению наведенных потерь соответствует отношение амплитуд О = 401,31. Таким образом, чувствительностьпредложенного технического решения в1,48 выше, чем в прототипе,Формула изобретения1. Способ определения суммарных потерь в световоде, заключающийся в том, чтомодулируют оптическое излучение импульсной периодической последовательностью,вводят излучение в первое плечо четырехплечего ответвителя, регистрируют на одном из плеч ответвителя результирующийсигнал, содержащий опорный и информационные импульсы, выделяют две частоты результирующего сигнала, определяют отношение амплитуд сигналов на выделенных частотах, на основание которого по калибровочной зависимости определяют суммарные потери, о т л и ч а ю щ й й с я тем. что, с целью повышения чувствительности способа, предварительно определяют фазовую задержку р по графику зависимости от коэффициента деления ответвителя К 1 з, лежащего в интервале 0,3К 1 з0,99 и определяющего долю оптического излучения, вводимого в световод через третье плечо иэ первого плеча ответвителя, второе и третье плечи которого Соединены световодом, вычисляют номера гармоник М и Кмис результирующего сигнала из соотношения Й/Кмис = 360 /р, где й и Кмиь - номер гармоники, соответственно максимально и минимально чувствительный к суммарным потерям, а модуляцию оптического излучения осуществляют на частоте 1 = с/М и, где Е - длина световода, и - показатель преломления сердцевины световода, с - скорость света в вакууме, при этом регистрируют результирующий сигнал на четвертом плече ответвителя.2, Устройство для определения суммарных потерь в световоде, содержащее источник оптического излучения, импульсный модулятор, четь 1 рехплечий ответвитель, световод, фотоприемник, два электронных фильтра, измеритель отношения сигналов, при этом источник оптического излучения оптически соединен с первым плечом ответвителя, выход фотоприемника электрически соединен с электронньми фильтрами, выходы которых соединены с входами измерителя отношения сигналов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности, фотоприемник оптически соединен с четвертым плечом ответвителя, а второе и третье плечи ответвителя замкнуты . через световод, причем коэффициент деления К 1 з в плече, через которое излучение введено в световод, максимален по сравнению с остальными и лежит в интервале 0,3К 1 э 0,99, где 13 - индекс, обозначающий номер плеча ответвителя.3, Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что направленный отеетвитель выполнен в виде двух встречно включенных У-образных ответвителей.1802316 сеев тавитель Редакто ректор О.Кравцов гентал роизводственно-издательский: комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 0 аказ 846 ВНИИПИ Госу ф ЖзФиг г Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5