CC BY
50Tashkent state transport university
HOZIRGI ZAMONAVIY RIVOJLANGAN DAVRDA OPTIK DATCHIKLARDAN FOYDALANIB TURLI SOHALARDAGI XAVFLARNI OLDINI OLISHNI O'RGANISH
Zuhriddinov Hayotbek Qaxramonjon o'g'li
Toshkent davlat transporti universiteti (Toshkent, O'zbekiston)
Annotatsiya: Optik tolalar foydalanish sohasiga ko'ra atrof-muhit va atmosfera monitoringini, yer va aerokosmik fanlar, sanoat qayta ishlash va biotexnologiya, raqamli tasvirlashda va boshqa sohalarda ishlatilishini misol bo'la oladi. Optik tolali datchiklar kichik o'lchamli ko'rinishga ega bo'lib uzoq muddat ishlashi bilan farq qiladi. Shu bilan birga elektromagnit shovqin, multipleksatsiyalanish qobiliyati va yuqori sezuvchanlik optik tolalarni aerokosmik sohalarini ham o'z ichiga oladi. Optik tolali datchiklar elektr va elektron datchiklarga murojaat qilish va yuqori darajada sezish vazifalarini bajarishga ham keng imkon berishini ko'rib chiqamiz. Bu maqolada optik tolali datchiklardan foydalanish samarali ekanligi ko'rsatib berilgan Kalit so'zlari: optoelektron, optik tolali datchikl, elektron datchik, elektr energiyasi, modulyatsiya.
LEARNING TO PREVENT RISKS IN DIFFERENT AREAS USING OPTICAL SENSORS IN THE MODERN DEVELOPMENT PERIOD
Zukhriddinov Khayotbek Qakhramonjon ogli
Tashkent state transport university (Tashkent, Uzbekistan)
Abstract: Examples of fiber applications include environmental and atmospheric monitoring, terrestrial and aerospace sciences, industrial processing and biotechnology, digital imaging, and other applications. Fiber-optic sensors have a small size and long service life. It also covers the aerospace fields of electromagnetic interference, multiplexing ability, and high-sensitivity optical fibers. We will consider that fiber-optic sensors also have a wide range of capabilities to address electrical and electronic sensors and perform high-sensitivity tasks. This article demonstrates the effectiveness of using fiber optic sensors
Key words: optoelectron, optical fiber sensor, electronic sensor, electric power, modulation.
Kirish. Optik tolali sensoming rivojlanishi [1] optoelektron va optik tolali aloqa sanoati bilan bog'liq texnologiyaning asosiy foydalanuvchisi bo'lgan. O'tgan o'n yillardan beri turli xil qurilmalar, shu jumladan optik tolali giroskoplar; harorat, bosim va tebranish sezgichlari; harorat, bosim va tebranish sezgichlari; va kimyoviy zondlar optik tolali datchiklar texnologiyasini ishlab chiqish bosqichida. Optik tolali datchiklarning imkoniyati akustika, elektr va magnit maydonlarini o'lchash tarmoqlarida namoyon bo'ladi [2]. Optik tolali datchiklarning yutug'i shundaki, ular harorat, bosim, tezlanish, aylanish, namlik kabilarni aniqlovchi, kimyoviy o'lchovlarni amalga oshiruvchi asboblar vazifasini bajara oladi. Dielektrik xususiyati tufayli ular yuqori kuchlanishli, yuqori haroratli yoki korroziyali muhitda ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, bu datchiklar aloqa tizimlari bilan aloqada bo'ladi va masofadan boshqarish imkoniyatiga ega bo'ladi. Hozirgi vaqtga kelib bu sohada olib borilayotgan tadqiqotlar fotonikada muhim potentsial ilovalar uchun chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlarga ega yangi
Tashkent state transport university
materiallami ishlab chiqishga qaratildi . Bu materiallarga optik xossalarini yarimo'tkazgichlarning elektron xossalari bilan birlashtirilgan yarimo'tkazgichli yuqori molekulyar birikmalar misol bo'la oladi. Bundan tashqari, bu o'tkazuvchi yuqori molekulyar birikmalar foto gazrazryadli va elektrogazrazryadli xususiyatlarga ega bo'lib, ularni optoelektronikada qo'llash uchun samaraliroq ekanligi ko'rib chiqilgan[3].
2. Intensivlikka asoslangan optik tolali sensorlar. Optik tolali ishlatilish usuliga ko'ra, odatda ikkita asosiy sinfga bo'linadi, agar modulyatsiya to'g'ridan-to'g'ri tola ichida amalga oshirilsa yoki tashqi modulli bo'lsa, datchik ichki bo'lishi mumkin. [4] [6] [7].
Ichki optik tolali datchik (IOTD): yorug'lik intensivligi, fazasi, qutblanishi, to'lqin uzunligi yoki o'tish vaqti modulyatsiya qilinishi mumkin. Yorug'lik intensivligini o'zgartiradigan datchiklar asosan ko'p modali tolalardan foydalaniladi, boshqa parametrlarni o'zgartirishi uchun faqat mono rejimli kabellar ishlatiladi. IOTD larning qiziqarli xususiyati shundaki, ular 1 metrgacha bo'lgan masofalarda taqsimlangan sezishni ta'minlay oladi. Ichki sezgichlarda, ahamiyatliligi shundaki optik tolaning xususiyatlarini o'zgartirishi kerak ya'ni tola o'tkazadigan yorug'lik xususiyatlarini o'zgartirishi kerak bo'ladi, 1-rasm (Ichki optik tolali sensor).
Ichki optik tolali sensor Signalni boshqa turga o'zgartirish sifatida optik tola
Yorug'lik manbai
Yorug'lik detektori
Tashqi optik tolali sensor
Yorug'lik modulyatori
Yorug'lik roaubai Yorug'lik detektori
1-rasm. Optik tolali sensorlarning turlari. Ichki va tashqi qurilmalari.
Tashkent state transport university
Ichki optik tolali datchiklarning to'g'ridan-to'g'ri sezgir material, datchik boshi sifatida optik tolani ishlatadi, shuningdek, o'lchanadigan harakatlanish muhiti to'g'risidagi ma'lumot bilan optik signalni tashuvchi vosita sifatida ishlatilinadi. Ular optik tolaga yo'naltirilgan nurning to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyasi orqali ishlatiladi. Yorug'likni paydo bo'lishi bilan datchikning o'zida jarayonlar amalga oshiriladi. Ushbu datchiklar ma'lumot olish uchun bir -biriga o'rnatilgan to'lqinlarning aralashuvidan foydalanishi mumkin. Tolali Bragg panjarasi ((TBP) Fiber Bragg Grating (FBG) ), Uzoq muddatli tolali panjara ((UMTP) Long Period Fiber Grating (LPFG)) yoki o'ziga xos buzilishlarga sezgir bo'lishga mo'ljallangan maxsus tolalar (qo'shilgan tolalar)dan iborat. Yorug'lik intensivligi ichki datchiklar bilan ishlashning eng oddiy parametridir, chunki faqatgina oddiy manba va detektor talab qilinadi.
Tashqi optik tolali datchik (TOTD): optik tolalar yorug'likni optik datchiki yuqori qismida joylashgan joyga olib borish uchun ishlatiladi. Datchikning yuqori qismidagi optik tolaning tashqarisida joylashgan va odatda optik datchiklarning kichik nusxasi optik komponentlariga asoslangan bo'lib, ular muhit o'zgarishi hisobiga buzilishlariga nisbatan muhit o'zgarishiga javoban yorug'lik xususiyatlarini modulyatsiya qilish uchun mo'ljallangan bo'ladi 1-rasm (tashqi). Shunday qilib, ushbu ma'lumotlarni bir-biriga qo'shib yubormaydigan bitta tola optik energiyani datchik boshiga uzatadi. Keyin bu yorug'lik mos ravishda modulyatsiya qilinadi va uni optik detektorga yo'naltiruvchi ikkinchi tola orqali ulanadi. Tashqi optik tolali datchiklar doimiy datchiklardan modulyatsiyalangan nurni uzatish uchun odatda ko'p modali bo'lgan optik tolali kabelni ishlatadi. Tashqi sezgichlarning asosiy xususiyati shundaki, ularni juda ko'p sonli dasturlarda foydalanish juda foydali hisoblanadi, ular boshqa yo'l bilan yetib bo'lmaydigan joylarga yetib borish qobiliyatiga ega. Masalan, radiatsiyani dvigateldan uzoqda joylashgan radiatsion teperaturasini o'tkazish orqali haroratni o'lchash uchun samolyotlarning reaktiv dvigatellariga optik tolali kabellarni kiritish muhim hisoblanadi. Optik tolali kabel elektr transformatorlarining ichki haroratini o'lchash uchun ham ishlatilishi mumkin, bu yerda haddan tashqari elektromagnit maydonlar boshqa o'lchash usullarini imkonsiz hisoblanadi. Tashqi optik tolali datchiklar o'lchov signallarini shovqin buzilishidan mukammal himoya qiladi. Optik tolali datchiklar sinflarining ijrochisini taqqoslashi 1-jadvalda keltirilgan.
1- - jadval . Ikki turdagi opl tik datchiklarni solishtirish
№ Tashqi Ichki
Harorat, Aylanish, tezlanish, kuchlanish, akustik bosim va tebranish
1 Ilovalar bosim, suyuqlik darajasi va oqimi
2 Sezuvchanlik Kamroq sezgir Yuqori sezgir
3 Ko'p tomonlama Osonlik bilan Multipleksga nisbatan qattiqroq
Tashkent state transport university
4 Ulanish muammolari Kirish/ chiqish Kamaytiradi
5 Narx Arzonroq Qimmatroq
6 Moslashuvchanlik Foydalanish osonroq Aniqroq signal demodulyatsiyasi
3. Datchiklarning turlari. Optik tolali datchiklar - bu oddiy elektron va elektr datchiklari qiyinchiliklarga duch keladigan og'ir muhitda ishlay oladigan datchiklardir. Ular bosim, pozitsiya, zo'riqish, kimyoviy o'zgarishlar, magnit va elektr maydonlari, oqim, tebranish, yorug'lik darajasi, nurlanish va rang kabi har xil jismoniy xususiyatlarni sezishi mumkin [3] [4] [5] [6].
■ Elektr va magnit datchiklar; o'ziga xos bo'lgan dielektrik tabiat, elektromagnit shovqinlarga nisbatan sezgirligi kichikroq va xavfsizroq, ular deyarli har doim gibriddir.
■ Bosim datchiki; piezoresistiv texnika yoki harakatlanuvchi diafragma asosida, yuqori ishlash (polarizatsiyaga asoslangan datchiklar).
■ Joylashuv va joy datchiklar; ishlab chiqilgan birinchi optoelektron datchiklardan biri, oddiy datchiklar ko'zgu yuzasi proksimal tufayli retro aks ettirishning o'zgarishiga tayanadi, bu ham suyuqlik sathining datchiki deb ataladi.
4. Optik tolali datchiklardan foydalanish. Optik tolali datchiklar atrof-muhit holati va uzoq masofalarni sezishi uchun doimiy elektr datchiklar, masalan, plyonkali kuchlanish o'lchagichlari, termokupllar va tebranish simlari samarasiz yoki ulardan foydalanish qiyin bo'lgan ilovalar uchun mukammaly echim hisoblanadi.
Bragg temir panjaralari (BTP) tolali optik datchikning xususiyatlari va afzalliklariga o'tkazuvchan bo'lmagan, elektr passiv, elektromagnit shovqinlardan himoyalangan (EShH), induktsiya qilingan shovqin, datchiklar juda uzoq masofalarda (10+ km) ham, bitta tolada bir nechta datchiklarning mayda zanjirlardan iborat. Katta va yengil tuzilmalar o'rnatishni soddalashtirish va og'irlikni kamaytirish uchun taqsimlangan bitta tolali arxitekturadan datchiklaridan foydalanishlari mumkin [7]. Tashqi omillarni o'tkazmaydigan va korroziya bo'lmaganligi tufayli xavfli gazlar va kuchlanishlar bo'lishi mumkin bo'lgan tashqi va sanoat maqsadlarida qo'llaniladi.
Tibbiyot sohasi; Butun dunyoda optik-kimyoviy va biokimyoviy sezish keng ko'lamda o'rganilmoqda va bu datchiklar sanoatda, atrof-muhit monitoringi, tibbiyot, biomeditsina va kimyoviy tahlilda tobora ko'proq qo'llanilmoqda. Kimyoviy gazrazryadli, plazmon rezonansi ishlatilgan bo'lsada, optik kimyoviy sezish uchun ishlatiladigan asosiy fizik hodisalar biri hisoblanadi. Sog'liqni saqlash, shubhasiz, kelajakda rivojlanish uchun eng katta imkoniyatlarga ega bo'lgan dastur sohasidir [7] [8]. Optik biosensorlar turli sabablarga ko'ra tibbiyotning turli sohalarida tobora ortib borayotgan ilovalarni topmoqda.
Energiya maydoni; tolali Bragg panjarali optik sezish o'ziga xos xususiyatlarga ega, bu uni doimiy murakkab dasturlarga moslashtiradi. Elektr
Tashkent state transport university
energiyasini ishlab chiqaruvchi, ishlab chiqaruvchi, tarqatuvchi va konvertatsiya qiluvchi tuzilmalar Bragg tolali optik sezgich yordamida hal qilinishi mumkin bo'lgan ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi. Yengil eritmani talab qiladigan shamol tegirmoni bo'ladimi yoki elektromagnit shovqinlarga chidamli tizimga muhtoj bo'lgan gidroelektrik turbinasi bo'ladimi, optik sezish o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'ladimi, bu doimiy murakkab dasturlarga juda mos keladi. Qisman zaryadsizlanishni aniqlash optik tolali datchiklar yordamida amalga oshiriladi, optik tolali datchiklar elektr transformatorlarida qisman zaryadsizlanishlarni aniqlash uchun sinovdan o'tkazilmoqda. Izolyatsiyaning buzilishi va halokatli nosozliklarning oldini olish uchun bunday chiqindilarni aniq belgilash zarur. Masalan, shamol datchiki yordamida shamol turbinasi pichog'ining strukturaviy yaxlitligini kuzatish, mis simlari uzun bo'lgani uchun, shovqinli o'lchovlarga olib keladi. Optik sezish yordamida, shamol turbinasi pichoqlaridagi aniq va shovqinsiz kuchlanishni o'lchash mumkin, bu tuzilishga ozgina og'irlik qo'shadi. Bundan tashqari, optik tolalarning o'tkazuvchan bo'lmagan va taqsimlangan tabiati neft va gazni ishlatishda, shu jumladan quvurlarni kuzatishda va quduqlarini kuzatishda yaxshi yordam beradi. Energiya OTD qurilmalarining qo'llanilishi shamol turbinasi pichog'ini kuzatish, quvurlarni kuzatish, elektr uzatish liniyalarini kuzatish, dengiz platformasini kuzatish va quduqlarni kuzatishdir.
Fuqarolik maydoni; Elektr datchiklar asosida tuzilgan sog'liqni saqlashni monitoring qilish tizimlari ko'pincha muhim ekologik muammolarga duch keladi. Elektr kuzatuv tizimi son-sanoqsiz simlarni, chaqmoqli zonalar tizimini, vaqti-vaqti bilan tashqi kalibrlashni va korroziyaga uchragan yoki buzuvchi datchiklarni saqlashni talab qiladi. Optik sezgichli yechim yordamida bu tushishlarning hammasi yo'q qilinadi. Bitta tola ustida bir nechta datchiklarni zanjirband qilish qobiliyati tizimning og'irligi va murakkabligini ancha kamaytiradi. Bundan tashqari, optik tolali korroziyaga uchramaydi va mis sim kabi o'tkazmaydi, bu esa umr ko'rish davomiyligini oshiradi va chaqmoq tufayli shikastlanish xavfini kamaytiradi. Bu atributlar, optik datchiklar va NI tergovchilarining kalibrlashni talab qilmasligi bilan bir qatorda, zarur texnik xizmat ko'rsatish hajmini keskin kamaytiradi. Fuqarolik OTD qurilmalarining ilovalari - bu katta binolarni kuzatish, ko'prik va yo'llarni kuzatish, aeroportning qo'nish yo'lagi yukini kuzatish va to'g'onlarni kuzatish.
Transport sohasi; Yo'lovchilar xavfsizligini ta'minlash uchun samolyotlar, temir yo'llar, kemalar va boshqalarning to'g'ri ishlashini ta'minlash uchun monitoring tizimlari tobora kengayib bormoqda. Biroq, og'irlik, o'lchov va qattiq ekologik talablar elektr kuzatuv tizimini joriy etishda katta qiyinchiliklarga olib kelishi mumkin. Tolali Bragg panjarali optik datchiklar korroziya, yuqori kuchlanish va elektromagnit shovqin ta'siridagi shovqindan himoyalangan yengil taqsimlangan datchiklar o'lchovlarini ta'minlab, bu qiyinchiliklarni yengillashtiradi. Shuningdek, Bragg panjarali optik datchiklarning uzoq umr ko'rishi va o'rnatilishi osonligi va tashqi kalibrlashga ehtiyoj yo'qligi tufayli, bu sezish tizimlari o'nlab yillar davomida hech qanday texnik xizmat ko'rsatmasdan
TOSHKENT DAVLAT TRANSPORT UNIVERSITETI
Tashkent state
ishonchli tarzda joylashtirilishi mumkin; bu, ayniqsa, uzoq muddatli temir yo'l va kema korpusini kuzatish uchun foydalidir. Bitta juda nozik tolada bir nechta datchiklarga ega bo'lish qobiliyati kuzatuv tizimining og'irligini keskin kamaytiradi, bu ayniqsa aerokosmik ilovalarda muhim ahamiyatga ega. Tashish OTD qurilmalarining qo'llanilishi temir yo'l monitoringi, yonilg'i bakining monitoringi, samolyot qanotlarining monitoringi va kema korpusining monitoringi hisoblanadi.
5. Xulosa-hozirgi paytga kelib optik tolaga asoslangan texnologiya va ilovalarning rivojlanishi juda tez rivojlanib bormoqda. Shunday qilib, u o'lcham va shakldagi o'zgarishlarni va optik (sinishi indeksi, rejimni konvertatsiya qilish) o'zgarishlarning tabiati va kattaligiga qarab katta yoki kichik darajada o'zgaradi. Aloqa ilovasi har doim ishonchli bo'lishi va uzatiladigan signallarga har xil ta'sirini kamaytirish juda muhim. Boshqa tomondan, optik tolali datchiklarda sezilarli joyni tekshirish va tashqi ta'sirga javoban ataylab kuchaytiriladi, natijada optik nurlanishning o'zgarishi tashqi buzilishning o'lchovi sifatida ishlatilishi mumkin. Yorug'lik amplitudasi (intensivligi), fazasi, chastotasi va qutblanishi bilan tavsiflanganligi sababli, bu parametrlarning birortasi yoki bir nechtasi o'zgarishi mumkin. Tolalar sezish fazasida modulyator vazifasini bajaradi, aloqa paytida esa tola orqali o'tuvchi signal allaqachon modulyatsiya qilingan. Shuningdek, u o'lchovlarini optik nurlanishning mos keladigan o'zgarishiga boshqa signalga aylantiruvchi sifatida ishlaydi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
[1] Kashyap, R., "Photosensitive Optical Fibers: Devices and Applications''', Op. Fiber Tech.,Vol.1, 1994.
[2] R. Narayanaswamy, O. S. Wolfbeis, Optical Sensors: Industrial, Environmental and Diagnostic Applications, 2004.
[3] P. Ficocelli, "Fiber optic Thermal Monitoring Systems for SAGD", PTAC Technology Information Session, March, 2008
[4] Keiser, G. (1991). Optical Fiber Communications. (2ed), McGraw-Hill, ISBN 0070336172, NewYork USA.
[5] Ghatak, A. & Thyagarajan, K. (2000). "An Introduction to Fiber Optics", Cambridge University Press, ISBN 0521571200, New York USA.
[6] O. Sezerman, "Fiber Optics Distributed Strain and Temperature Sensor (DSTS)", www.ozoptics.com, September, 2008.
[7]Zuhriddinov Hayotbek Qaxramonjon o'g'li, "OPTIK TOLALI DATCHIKLARNING BOSHQADATCHIKLARDAN FOYDALANISHDAGI AFZALLIKLARI" «ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКА В XXI ВЕКЕ». Выпуск №25 (том 4) (апрель,2022). Дата выхода в свет: 30.04.2022.http://mpcareer.ru. 445-449bet.
[8] Mirsagdiyev Orifjon Alimovich, Zuhriddinov Hayotbek Qaxramonjon o'g'li, "QISHLOQ XO'JALIGIDA NAMLIK DATCHIKLARIDAN OQILONA FOYDALANISH USULLARI" Journal of Advanced Research and Stability ISSN: 2181 -2608. www.sciencebox.uz/482-484 bet.2022y.
