Высокоточные акселерометры-гравиметры на основе волоконно-оптических систем
| dc.contributor.author | Демьяненко, П. А. | |
| dc.contributor.author | Зиньковский, Ю. Ф. | |
| dc.date.accessioned | 2022-02-15T09:33:46Z | |
| dc.date.available | 2022-02-15T09:33:46Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstracten | A significant advantage of fiber-optic sensors (FOS) over electrical sensors is their absolute indifference to the effects of electromagnetic interference. However, the high noise level of the low-intensity flux of high-energy photons in the measuring paths of analog FOS limits the accuracy of measuring devices based on them. The fact is that the analog modulation of any parameter in a FOS ultimately leads to fundamentally low-precision measurements of the degree of modulation of the intensity of the optical flux. The way out of this situation is the rejection of the analog and the transition to discrete modulation principles in the FOS of the optical flow parameters. To this end, in the modulation process, new parameters, additional to optical but not optical, are introduced into the optical flow, which will play the role of information carriers. This approach retains all the advantages of fiber optics (the optical stream remains the carrier of information), and transfers the problem of measurement accuracy to other, non-optical areas where it is properly solved. The possibility of constructing precision accelerometers (gravimeters) with measuring transducers based on newclass FOS with pulse modulation of the optical flux intensity (IFOS) is considered. The sensitive element of such an IFOS is a conical pendulum, on the basis of a cantilevermounted piece of quartz optical fiber, on the free end of which there is an inertial mass. High values of the metrological parameters of the accelerometer based on the IFOS are ensured by the possibility of precise measurements of the temporal parameters of the sequence of optical pulses generated by it. The processing of signals from the IFOS is carried out by methods and means of digital technics, which eliminates the possibility of introducing a signal processing error and allows purposefully correct the measurement results. Thanks to this, it is possible to neutralize the influence on the measurement results of both the natural flaws and imperfections of the IVOD, as well as the errors of their manufacture and adjustment. The study of the mathematical model of IFOS with real values of its design parameters and the frequency of the generator of counting pulses confirmed the possibility of obtaining high values of its metrological characteristics: the threshold sensitivity is up to 10−13g, and the dynamic range of the measured accelerations is up to 109. These figures should be considered as illustrative. The principle of construction of the IFOS design makes it possible to easily change its metrological parameters over a wide range by a corresponding change in both the parameters of the elements of its construction and the frequency of the counting pulse generator. | uk |
| dc.description.abstractru | Существенным преимуществом волоконно-оптических датчиков (ВОД) перед электрическими является их абсолютная индифферентность к воздействию электромагнитных помех. Однако, измерительным устройствам на основе аналоговых ВОД присущи большие погрешности измерения. Причина в том, что детектирование аналоговой модуляции любого параметра выходного оптического потока сводится к принципиально низкоточным измерениям степени модуляции интенсивности маломощного потока высокоэнергетических фотонов – метрологически низкокачественного потока, которому присущ высокий уровень собственных дробовых шумов. Выход из этой ситуации состоит в отказе от аналоговых и переходе к дискретным принципам модуляции в ВОД параметров оптического потока. При этом в оптический поток вводят новые, дополнительные к оптическим, но неоптические, параметры, на которые и переносят роль реципиентов информации. Такой подход сохраняет все преимущества волоконной оптики (носителем информации остается оптический поток), а проблему точности измерений переносит в другие, неоптические области, где она решена должным образом. Рассмотрена возможность построения прецизионных акселерометров (гравиметров) с измерительными преобразователями на основе ВОД нового класса с импульсной модуляцией интенсивности оптического потока (ИВОД). Чувствительным элементом такого ИВОД является конический маятник, на основе консольно закрепленного отрезка кварцевого волоконного световода, на свободном конце которого находится инерционная масса. Высокие значения метрологических параметров измерителя ускорений на основе ИВОД обеспечивают- ся возможностью прецизионных измерений временных параметров последовательности генерируемых им оптических импульсов. Проведенные расчеты параметров измерителя с реальными значениями параметров его конструкции и частоты генератора счетных импульсов подтвердили возможность получения высоких значений его метрологических характеристик: пороговой чувствительности — до 10−13g, а динамического диапазона значений измеряемых ускорений – до 109. Принцип построения конструкции ИВОД позволяет легко изменять в широких пределах его метрологические параметры путем соответствующего подбора как параметров элементов его конструкции, так и частоты генератора счетных импульсов. | uk |
| dc.description.abstractuk | Суттєвою перевагою волоконно-оптичних давачiв (ВОД) перед електричними є їх абсолютна iндиферентнiсть до дiї електромагнiтних завад. Одначе, вимiрювальним пристроям на основi аналогових ВОД притаманнi великi похибки вимiрювання. Обумовлюється це тим, що детектування аналогової модуляцiї будь-якого параметра вихiдного оптичного потоку зводиться до принципово низькоточних вимiрювань ступеню модуляцiї iнтенсивностi малопотужного потоку високоенергетичних фотонiв – метрологiчно низькоякiсного потоку, якому притаманний високий рiвень власних дробових шумiв. Вихiд з цiєї ситуацiї полягає у вiдмовi вiд аналогових i переходi до дискретних принципiв модуляцiї в ВОД параметрiв оптичного потоку. При цьому в оптичний потiк необхiдно вводити новi, додатковi до оптичних, але неоптичнi, параметри, на якi i перекласти роль реципiєнтiв iнформацiї. Такий пiдхiд зберiгає всi переваги волоконної оптики (носiєм iнформацiї залишається оптичний потiк), а проблему точностi вимiрювань переносить в iншi, неоптичнi областi, де вона розв’язана належним чином. Розглянута можливiсть побудови прецизiйних акселерометрiв (гравiметрiв) з вимiрювальними перетворювачами на основi ВОД нового класу з iмпульсною модуляцiєю iнтенсивностi оптичного потоку (IВОД). Чутливим елементом такого IВОД є конiчний маятник, на основi консольно закрiпленого вiдрiзка кварцового волоконного свiтловоду, на вiльному кiнцi якого знаходиться iнерцiйна маса. Високi значення метрологiчних параметрiв вимiрювача прискорень на основi IВОД забезпечуються можливiстю прецизiйних вимiрювань часових параметрiв послiдовностi генерованих ним оптичних iмпульсiв. Проведенi розрахунки параметрiв вимiрювача з реальними значеннями параметрiв його конструкцiї та частоти генератора пiдрахункових iмпульсiв пiдтвердили можливiсть отримання високих значень його метрологiчних характеристик: порогової чутливостi – до 10−13g, а динамiчного дiапазона значень вимiрюваних прискорень – до 109. Принцип побудови конструкцiї IВОД дозволяє легко змiнювати в широких межах його метрологiчнi параметри шляхом вiдповiдного добору як параметрiв елементiв його конструкцiї, так i частоти генератора пiдрахункових iмпульсiв. | uk |
| dc.format.pagerange | С. 33-40 | uk |
| dc.identifier.citation | Демьяненко, П. А. Высокоточные акселерометры-гравиметры на основе волоконно-оптических систем / Демьяненко П. А., Зиньковский Ю. Ф. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 79. – С. 33-40. – Бібліогр.: 11 назв. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.79.33-40 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/46451 | |
| dc.language.iso | ru | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.source | Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 79 | uk |
| dc.subject | прецизiйнi акселерометри | uk |
| dc.subject | гравiметри | uk |
| dc.subject | iмпульснi волоконно-оптичнi давачi | uk |
| dc.subject | precision accelerometers | uk |
| dc.subject | gravitymeters | uk |
| dc.subject | pulse fiber-optic sensors | uk |
| dc.subject | прецизионные акселерометры | uk |
| dc.subject | гравиметры | uk |
| dc.subject | импульсные волоконно-оптические датчики | uk |
| dc.subject.udc | 681.586.5; 531.768 | uk |
| dc.title | Высокоточные акселерометры-гравиметры на основе волоконно-оптических систем | uk |
| dc.type | Article | uk |