Научная статья на тему 'ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СБОРКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ИЗГИБА НА ОСНОВЕ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ'

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СБОРКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ИЗГИБА НА ОСНОВЕ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
65
16
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 — Чеснокова М. А., Пономарев Р. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.24412/2308-6920-2023-6190-468-469
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СБОРКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ИЗГИБА НА ОСНОВЕ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ»

ВКВ0-202 3 СТЕНДОВЫЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СБОРКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ИЗГИБА НА ОСНОВЕ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ

Чеснокова М.А. *, Пономарев Р.С.

Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь E-mail: mashach200212@mail.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-468-469

С развитием робототехники и протезирования, для некоторых целей необходимы датчики изгиба. У популярных резисторных датчиков существенным минусом является невозможность нормальной работы в зоне радиации и большого количества электрических устройств. Поэтому исследование в области применения волоконной оптики для создания датчиков изгиба очень перспективно, так как оптическое волокно не восприимчиво к электромагнитным помехам и наводкам, имеет большую усталостную прочность и радиационную и термическую стойкость [1]. Однако часто применяемые в качестве чувствительного элемента волоконные брэгговские решетки или интерферометр Фабри -Перо [2] отличаются не только дороговизной, но и требованием специального оборудования. Вследствие чего зародилась идея создать датчик изгиба на основе неоднородной волоконной структуре, которая возникает из-за разности диаметров сердцевин используемых волокон [3].

КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКА

Патч-корд сделан так, чтобы быть нечувствительным к изгибам, поэтому необходимо было создать какую-либо неоднородность для повышения чувствительности волокна к деформации. Поэтому исследуемая конструкция датчика (Рис. 1) базируется на неоднородной волоконной структуре (в данном случае SMS-структура) - это структура, которая возникает из-за разности диаметров в определенном участке волокна. Чувствительность к изгибам в датчике возникает из-за разности диаметров сердцевин одномодового и многомодового оптических волокон.

1 2 1

Рис. 1. Конструкция датчика изгиба с SMS-структурой, созданной методом сварки одномодового и многомодового волокон, где 1 - одномодовое волокно SM 9/125, 2 - многомодовое волокноММ 50/125 или ММ 62,5/125

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМЫХ МОДЕЛЕЙ ДАТЧИКОВ

После сборки датчика необходимо измерить зависимость потерь мощности от угла изгиба. Это позволит оценить предельный угол отклонения, повторяемость данных, его точность и порог

чувствительности. Установка для снятия зависимости мощности от угла, представлена (Рис. 2).

Измеритель оптической мощности

б)

Рис. 2. Оптическая схема установки для измерения мощности при изменении угла наклона. а) Датчик в положении покоя; б) Датчик согнут на 90°

ВКВО-2023- СТЕНДОВЫЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ЦИКЛОВ СГИБАНИЯ-РАЗГИБАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МОДЕЛЕЙ ДАТЧИКА SMS - СТРУКТУРЫ

На (Рис. 3) представлена схема установки для определения максимального количества циклов сгибания-разгибания для разрабатываемых моделей датчика SMS - структуры. Поворот устройства осуществляется с помощью встроенного сервопривода, который подключен к микроконтроллеру.

Компьютер с ПО Микроконтроллер

V_ __

Измеритель Устройство для сгибания-

оптической разгибания,со

мощности встроенным

сервоприводом

Рис. 3. Схема установки для определения максимального количества циклов сгибания-разгибания для разрабатываемых моделей датчика SMS - структуры

В настоящей работе исследованы и сравнены возможные модели датчика изгиба на основе неоднородной структуры. Они имеют ряд преимуществ перед существующими, по которым можно судить о практичности применения данного датчика, как в робототехнике, так и в протезировании.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации тема № 121101300016-2.

Литература

1. Удд Э., Мир электроники. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников, 520 (2008)

2. Li Е., Optics letters. 2, 169-171 (2006)

3. Иванов О.В. и др. Исследование и разработка устройств на основе волоконных решеток и неоднородных структур для волоконно-оптических датчиков: отчет по научно-исследовательской работе, 39 (2016)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.