за двома вихідним волокнам, описуються рівнянням (2.1). Було встановлено, що за відсутності прикладеного тиску потужність сигналів, переданих по двом вихідним волокнам, дорівнює 5,3 і 8,9 мВт. Ці величини відрізнялися від базових значень, рівних 4,8 і 4,9 мВт, через залишкового напруги, прикладеного до чутливого елементу, коли затягувалося утримує кільце на Be-Cu-мембрані, що б забезпечити відсутність витоку масла в корпус датчика. Для зареєстрованих оптичних потужностей, вимірювання аналізатором спектру сигналів, зареєстрованих за допомогою реєструючого фотодіода в фоторезісторном режимі з навантаженням 200 кОм, показали, що оптичний дробовий шум є переважаючим джерелом шуму. Виміряні рівні шуму становили -135 І -138 дБ /;; передбачені значення дробового шуму становили -134 і -137 дБ / відповідно. Виміряні значення рівнів шуму в поєднанні з піднаглядним зміною інтенсивності, викликаним прикладеним тиском, визначили динамічний діапазон каналів рівним 123 і 118 дБ, за умови 1 Гц смуги пропускання, при мінімальних обнаружімих тисках, рівних 4,8 і 8,3 Па.
В
Малюнок 2.6-Принципова схема датчика тиску на основі ефекту фото пружності з подвійним виходом
Виходи двох детекторів були об'єднані з простої електронної схе мій, щоб забезпечити вихід, пропорційний різниці/сумою двох сигналов. Типова характеристика датчика, в якому використовується та кої спосіб обробки, показана на малюнку 2.8. Однак було виявлено, що схема обробки збільшує рівень вихідного шуму на 30 дБ/, таким чином істотно знижуючи дозвіл і зменшуючи динамічний діапазон датчика. Це показує, що схема обробки сигналу після фотодетектора вимагає ретельної розробки і вибору компонент.
В
Малюнок 2.7-Детальна схема розташування оптичних елементів датчика тиску на основі ефекту фотопружності з подвійним виходом
В
Малюнок 2.8-Вихідна електрична напруга датчика тиску на основі ефекту фотопружності з подвійним виходом
Також був продемонстрований простий одновісний волоконно-оптичний акселерометр, заснований на ефекті фотопружності. Маса в 16 г, прикріплена до грані х фотопружних елемента, дозволяє перетворювати сили, зумовлені прискоренням, в напруга матеріалу. Було протестовано два різних типи чутливого фотопружних матеріалу: пірекс і поліуретан. Розміри скляного елемента становили 0,6 х 0,6 х 1,2 см і оптична довжина шляху 0,6 см. Поліуретановий елемент мав розміри 1,0 х 0,6 х 1,5 см при оптичної довжині шляху, також рівній 0,6 см. Прилад оцінювався двома способами. По-перше, визначався відгук чутливого елемента на статичне навантаження. Це забезпечило пряме вимірювання коефіцієнта оптичної чутливості матеріалу на робочій довжині хвилі лазерного діода з волоконними висновками RCA С86007, рівної 820 нм. Для елементів зі скла і поліуретану, відповідно, ці коефіцієнти становили: f a (скла) = 0,13 МПа/смуга/м і f a (поліуретану) = 104 Па/смуга/м. При другому вимірі одночасно волоконно-оптичний акселерометр і еталонний акселерометр Bruel & Kjaer, типу 4371, були жорстко закріплені на вібраційному столі Cleveland, модель VP-7-2, і піддані вертикальному прискоренню з частотою 100 Гц. Вимірювання вихідних сигналів, проведені спектроаналізатором Tektronix 7LS, дозволили визначити динамічні відносини сигнал/шум. Експериментально визначені мінімально обнаружімих пікові прискорення для скляного й поліуретанового елементів склали 1,5 х 10 -3 і 8,5 х 10 -5 см/с 2 відповідно. Теоретичні мінімально обнаружімих прискорення становили 6,5 х 10 -4 і 1,7 х 10 -5 см/с 2 для тих же елементів, що вказує на те, що принаймні при частоті 100 Гц існує прийнятне відповідність між теорією і реальними характеристиками. Джерелом розбіжностей, ймовірно, став амплітудний шум від лазерного діода, що є джерелом випромінювання. Демонстрація волоконно-оптичного акселерометра показала, що подібний прилад можна реалізувати порівняно недорого і безпосередньо. Проте його принципове перевагу проявляється в ситуаціях коли присутні тільки лінійні прискорення. У більш складних ситуаціях, сили зрушення, що діють на фотопружних елемент при прискоренні прикріпленою маси, можуть зробити значення зареєстрованого сигналу невизначеним.
Найбільший розвиток волоконно-оптичні датчики, на основі ефекту фотопружності отримали в додатках, пов'язаних з акустичними вимірами. Вимірювальна конфігурація першого зразка датчика такого типу, була аналогічною наведеній на малюнку 2.1 і мала два волоконних виходу. Світло від гелій-неонового лазера потужністю 2 мВт фірми Hughes вводився в волокно зі ступінчастим профілем показника заломлення і діаметром серцевини 100 мкм і передавався преобразователю. Потім він коллімірованним за допомогою стрижневий градієнтної лінзи, набував кругову поляризацію і проходив через фотопружних чутливий ел...
