Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РАЗВЕТВИТЕЛЯ'

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РАЗВЕТВИТЕЛЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
21
8
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Фотон-экспресс
ВАК
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Полтарак М. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.24412/2308-6920-2023-6190-456-457
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РАЗВЕТВИТЕЛЯ»

ВКВ0-202 3 СТЕНДОВЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РАЗВЕТВИТЕЛЯ

Полтарак М.Б. *

Пермская научно-производственная приборостроительная компания, г. Пермь * E-mail: PoltarakMB@pnppk.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-456-457

Был разработан двухпараметрический датчик компактной структуры на основе волоконно-оптического разветвителя (ДРВО). Экспериментально исследована зависимость чувствительности датчика к изменению температуры и давления. Результаты показали, что чувствительность к температуре и давлению может достигать -1,26 нм/°С и 0,1958 нм/атм. Кроме того, была проверена повторяемость датчика.

В целом, предлагаемый датчик обладает преимуществами компактности, высокой чувствительности, стабильности и адаптируемости к окружающей среде.

1. СТРУКТУРА И ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ

На рис. 1 показана схематическая структура ДРВО. Эта конструкция включает в себя два входных порта, две сужающиеся переходные области и однородную область перетяжки.

Зона сужения

Порт 1 Порт 3

Рис. 1 Конструкция датчика

Входной свет входит в порт 1, он будет разделен на порт 3 и порт 4 после первого объединения сигнала, а затем повторно войдет в область перетяжки при отражении от торцов ДРВО.

Процесс изготовления предлагаемого датчика ДРВО включает в себя следующие этапы:

Сначала были взяты два обычных одномодовых волокна FS050 и SMF28 Ultra, с них сняли около 2,5 см покрытия в одном и том же месте.

Волокна были уложены в специальные пазы и зажаты магнитными фиксаторами для дальнейшей вытяжки волокон.

Нагрев участка взаимосвязи производился кислородно-водородной горелкой. Затем ДРВО укладывался в кварцевую лодочку и закреплен при помощи УФ клея для защиты тонкой перетяжки. Экспериментальная схема установки изготовления ДРВО представлена на рис.2.

ВКВ0-2023- СТЕНДОВЫЕ

Рис. 2 Схема установки 2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗМЕРЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ

Было изготовлено несколько разных образцов ДРВО, отличающиеся геометрией волоконной перетяжки. Для увеличения чувствительности датчиков, на зону перетяжки нанесли силикон, который увеличивает внешнее давление.

Был проведен эксперимент по измерению температуры. Принципиальная схема экспериментальной системы показана на рис.3, которая содержала интеррогатор и термокамеру.

Датчики подвергались нагреву в емкости с соленой водой при температурах 20, 25 и 30 °С в течение 30 минут.

В эксперименте на чувствительность к изменению давления, ручным калибратором задавались значения 0; 0,5; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5 и 3,0 атм.

Результаты чувствительности датчиков представлены в табл.1.

Тип волокна Диаметр перетяжки, мкм Чувствительность к изменению температуры Чувствительность к изменению давления

FS050 11.46 -0,035 нм/°С 0,0967 нм/атм

SMF28 Ultra 7,92 -1,26 нм/°С 0,1958 нм/атм

Из таблицы 1 наглядно видно, что чувствительность датчиков к температуре напрямую зависит от диаметра чувствительной перетяжки, а чувствительность к давлению зависит от нанесенного на перетяжку полимера.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Была проведена экспериментальная научно-исследовательская работа по макетированию волоконно-оптических интерференционных датчиков на базе микроразветвителей и определению их чувствительности к изменению температуры и давления.

По результатам экспериментальных данных, полученных в работе, можно провести оптимизацию ЭЧ датчика под конкретное техническое задание заказчика, за счет выбора геометрических параметров перетяжек и коэффициента Пуассона, подбором соответствующего полимера на перетяжке.

Исследованные датчики могут быть использованы как датчики температуры, давления, причем эти датчики будут обладать химической стойкостью, причем ЭЧ датчика может быть удален на расстояние до 10 км.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.