Экспериментальное исследование волоконной брэгговской решетки с фазовым π-сдвигом как чувствительного элемента датчика температуры

Липатников К. А.; Кузнецов А. А.; Фасхутдинов Л. М.; Нуреев И. И.; Сахабутдинов А. Ж.

ВКВО-2019- Радиофотоника

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКОННОЙ БРЭГГОВСКОЙ РЕШЕТКИ С ФАЗОВЫМ П-СДВИГОМ КАК ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА

ТЕМПЕРАТУРЫ

*

Липатников К.А. , Кузнецов А.А., Фасхутдинов Л.М., Нуреев И.И.,

Сахабутдинов А.Ж.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А .Н.Туполева-КАИ»

* E-mail: [email protected]

DOI 10.24411/2308-6920-2019-16042

Современные тенденции развития измерительных устройств из года в год требуют повышение точности, надежности и чувствительности от производителей. В связи с этим бурное развитие получили оптические датчики различных величин чувствительным элементом, которых являются ВБР, а так же часто встречающиеся в литературе ВБР с фазовым сдвигом.

В литературе можно часто встретить упоминание о ВБР с фазовым сдвигом и их повышенной разрешающей способностью по сравнению с обычными ВБР. В различных статьях этот выигрыш в разрешении варьируется, к примеру, в источниках [1-3] говориться о повышении разрешающей способности в 20 раз.

Главной задачей исследования является определение реального практического преимущества использования волоконно-оптических решеток с фазовым сдвигом, а в частности определение и сравнение разрешающих способностей обычной ВБР и ВБР с фазовым сдвигом при поочередном воздействии температуры и растяжения.

Основные требования к методике проведения эксперимента:

• Исследуемые ВБР должны быть помещены в одинаковые условия;

• Метод определения параметров ВБР, воздействия на ВБР должны быть идентичны;

• Измеряемы параметр - центральная длина волны ВБР, в случае ВБР с фазовым сдвигом -центральная длина волны сверхузкополосной зоны пропускания;

• Изоляция от дестабилизирующих факторов (вибрации, пе-репады температуры и т.д.);

• Запись данных производить только при установившемся (стационарном) процессе.

Источник воздействия

Драйвер управления лазером

Источник

Оптический анализатор спектра

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки

В нашем эксперименте решетки были подвержены двум воздействиям: температуре и растяжению. За измеряемый параметр была взята центральная длина волны ВБР, а для ВБР с фазовым сдвигом центральная длина волны сверхузкополосной зоны пропускания. Для анализа отклика на воздействие использовался оптический анализатор спектра УОКО-ОЛШЛ AQ6370C. Первым воздействием было температурное, решетки помешались в область с установившейся температурой. Проводилось 50 итераций измерения длины волны ВБР, показания температуры фиксировались термометром ЛТ-300. На рисунках 2 и 3 представлены показания длин волн решеток при температуре -0.05°С.

90 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]

ВКВО-2019 Радиофотоника

Рис. 2. График зависимости центральной длины волны от температуры для обычной ВБР на

точке ? = -0.05°С

Как видно из графиков, разрешающая способность ВБР с фазовым сдвигом действительно выше, но отличается от значений в работах [1-3] и варьируется от 10 до 15 раз. Более подробные результаты и методика эксперимента будут представлены в докладе.

Выполнено при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук МК-3421.2019.8 (соглашение № 075-152019-309)

Литература

1. Кузнецов, АА. Щетка как интеллектуальный узел электродвигателя /О.Г. Морозов, АА. Кузнецов, И.И. Нуреев и др. // Инженерный вестник Дона. - 2016. - № 1. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3525.

2. Morozov, O. G. Smart photonic carbon brush / Oleg G.Morozov, Artem A. Kuznetsov, Gennady A. Morozov, Ilnur I. Nureev, Airat Zh. Sakhabutdinov, Lenar M. Faskhutdinov, Vadim I. Artemev // Proc. SPIE 9807. - 2016. - Vol. 98070M

3. Сахабутдинов, А.Ж. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей /Рин.Ш. Мисбахов, РустШ. Мисбахов, А.Ж. Сахабутдинов и др. // Инженерный вестник Дона. - 2017. - № 3. - URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archiveN3y2017/4343

№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected] 91

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Липатников К. А., Кузнецов А. А., Фасхутдинов Л. М., Нуреев И. И., Сахабутдинов А. Ж.