Волоконно-оптический датчик

Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.

Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания Sennheiser разработала лазерныймикроскоп, работающий с лазером и оптическим волокном^[4].

Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.

Оптические волокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптические волокна направляют солнечный свет с крыши в какую-нибудь часть здания. Волоконно-оптическое освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные рождественские ёлки.

Оптическое волокно также используется для формирования изображения. Пучок света, передаваемый оптическим волокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.

Один из способов механической шифровки изображения заключается в следующем: большое количество оптических волокон, оба конца которых расположены упорядоченно, тщательно переплетают в середине, а затем разрезают пополам. Одна половина получившейся конструкции используется для шифровки изображения, а другая — для дешифровки: изображение, пройдя через переплетённые световоды, превращается в бессмысленный набор точек разного цвета, но после прохода через вторую половину этот набор точек восстанавливается до оригинала. Преимущество этого метода заключается в простоте изготовления шифрующего механизма и в невозможности расшифровать передаваемое изображение без шифратора или дешифратора (шифратор и дешифратор в такой системе абсолютно взаимозаменяемы). Недостаток заключается в значительной потере качества изображения, зависящей от толщины используемых световодов, и в необходимости очень точно позиционировать зашифрованное изображение перед дешифратором — малейший перекос будет препятствовать расшифровке.

Оптическое волокно используется при конструировании волоконного лазера.

Лекция № 14 Электромагнитные влияния между цепями кабелей связи. Внешнее электромагнитные влияния. Меры защиты.

   Цепи и такты линий связи постоянно находятся под воздействием сторонних электромагнитных полей того или иного происхождения. Различают две основные группы источников сторонних полей: внешние энергетически и конструктивно не связанные с линией связи – и внутренние – соседние физически и искусственные цепи данной линии связи.

Внешние источники помех по своему происхождению делятся на: естественные – грозовые разряды, солнечная радиация, космическое излучение, магнитные бури; созданные человеком – высоковольтные линии передачи, радиостанции различного назначения, линии электрифицированных железных дорог, метро и трамвая, электрические сети промышленных предприятий и отдельных энергоемких устройств.

Сторонние электромагнитные поля индуцируют в цепях и трактах линий связи помехи, которые не только снижают качество передачи, но иногда возбуждают большие напряжения и токи, приводящие к разрушению линий связи и аппаратуры, а также создающие опасность для жизни и здоровья эксплуатационного персонала. Поэтому для оценки свойств линий связи помимо изучения законов передачи сигналов необходимо также исследование процессов, связанных с воздействием сторонних электромагнитных полей на линии связи и методы защиты. Указанные воздействия называют электромагнитными влияниями или просто влияниями на цепи линий связи.

    Данная проблема является общей для всех систем и устройств, связанных с генерацией, передачей, приемом и обработкой электрических сигналов и называется проблемой электромагнитной совместимости. Сущность ее состоит в том, что в процессе проектирования, строительства и эксплуатации вышеуказанных устройств и систем необходимо учитывать, с одной стороны, воздействие на них сторонних электромагнитных полей заданного характера и обеспечить достаточную для их нормальной работы защиту от этих воздействий, а с другой – предусмотреть мероприятия по ограничению уровней влияния электромагнитных полей проектируемых устройств и систем на другие устройства допустимыми значениями.

     В большинстве случаев можно выделить следующие основные этапы решения данной проблемы: анализ характера сторонних электромагнитных полей и зависимостей параметров их источников от различных факторов (состояния внешней среды, режима работы источников излучений, их конструкции, времени и т. д.);исследование (теоретическое и экспериментальное) законов индуцирования помех, определение их интенсивности, спектральных и временных характеристик, а также степени воздействия на качество передачи информации по линиям связи для различных типов линий связи и систем передачи; разработка и анализ эффективности мер защиты цепей и трактов от влияния сторонних электромагнитных полей и их оптимизация по заданным критериям (стоимости, эффективности, надежности и др.); при этом рассматриваются как меры по уменьшению интенсивности влияющих полей, так и меры защиты цепей и трактов, подверженных влиянию; выбор (или разработка) мер защиты линий связи от мешающих или опасных влияний сторонних электромагнитных полей, создаваемых внешними и внутренними источниками; реализация мер защиты, теоретическое и экспериментальное исследование их эффективности и соответствия максимального уровня помех нормативным значениям.