автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Энерго-информационное моделирование волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

На правах рукописи

ПЛЕШАКОВА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА

ЭНЕРГО-ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ

Специальность 05.13.05 Элементы и устройства вычислительной техники и систем

управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Астрахань 2007 г

003070771

Работа выполнена в Астраханском государственном техническом университете

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент О.М. Шикульская

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор В.А. Камаев

кандидат технических наук, профессор Э.А. Артемьев

Ведущая организация Пензенский государственный университет

Защита состоится «31» мая 2007 г в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д307001 01 при Астраханском государственном техническом университете по адресу. 414056, г Астрахань, ул Татищева, 16 , ауд Г 305.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу 414025, г Астрахань, ул Татищева 16, АГТУ, Диссертационный совет Д307 001 01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного технического университета

Автореферат разослан « 28 » апреля 2007 г

Ученый секретарь /

Диссертационного совета "1

Д т н, проф

Попов Г А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В настоящее время во всем мире интенсивно ведутся работы по созданию волоконно-оптических систем сбора, обработки и передачи информации В таких системах используются волоконно-оптические датчики-преобразователи различных физических величин Бурное развитие волоконно-оптических систем сбора информации связано как с особенностями различных отраслей науки и техники, так и с замечательными свойствами этих систем Они искро- и пожаро- безопасны, устойчивы к электромагнитным помехам, малогабаритны, потребляют мало энергии Они также позволяют создавать как локальные так и распределенные на большом пространстве чувствительные элементы и системы непрерывного контроля Особенно перспективны волоконно-оптические датчики во взрывоопасных производствах, системах экологического мониторинга, предприятиях с вредными и пожароопасными производствами

По данным маркетингового агентства Ргс^&БиШуап, ежегодные мировые продажи ВОД в последние годы составят около $2 5 млрд с ежегодным приростом 11% по всем отраслям промышленности. По оценкам Японской Ассоциации развития оптоэлектронной промышленности и технологии, к 2010 году объемы продаж ВОД возрастут до $5 млрд.

Исследованием ВОД занимались многие отечественные (В И Бусу-рин, Ю Р Носов, М М Бутусов, С Л Галкин, С П Орбинский) и зарубежные (Т Окоси, К Окамото, М Оцу, X Исихара, К Кома, К Хаттэ, Дж Стерлинг) ученые Результаты их работ используются для конструирования и расчета этих преобразователей Однако на ранних стадиях проектирования чувствительных элементов перед конструктором возникает ряд важных и трудоемких задач поиск нового физического принципа действия (ФПД), разработка конструктивного решения, сравнение нескольких решений и выбор лучшего по некоторым критериям Качество проектных решений во многом определяется результатами начальных этапов проектирования, на которых принимаются основополагающие решения о структуре и принципе действия проектируемого объекта Начальные этапы проектирования характеризуются значительными объемами информации, используемой разработчиками, большим количеством прорабатываемых вариантов реализации. Решение этих задач при отсутствии средств автоматизации процесса проектирования становится чрезвычайно сложным Поэтому для сокращения временных и материальных затрат и снижения трудоемкости процесса поискового конструирования преобразователей и их элементов актуальной становится задача автоматизации синтеза ФПД новых технических решений, что требует универсальных методов их описания Решением этой задачи занимались такие ученые как Г С Альтшуллер, Р Колер, В Н

Глазунов, А И, М Ф Зарипов, И Ю Петрова, А И Половинкин, А М Дво-рянкин, В А Камаев, С А Фоменковидр

Одним из эффективных методов решения этой проблемы является созданная М Ф Зариповым теория энерго-информационных моделей цепей (ЭИМЦ), позволяющая описывать преобразования любой физической природы с помощью уравнений, инвариантных к самой природе

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что волоконно-оптические датчики фазовой модуляции (ВОД ФМ) на данный момент рассматриваются как наиболее перспективные для целей метрологии измерительные устройства, способные обеспечить наибольшую чувствительность при определении параметров разнообразных физических полей

На основании теории ЭИМЦ проведены научные исследования поляризационных явлений в ВОД. Однако специфика волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции не позволяет применить полученные результаты для синтеза данного класса преобразователей В связи с этим научные исследования, направленные на моделирование и синтез волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, являются актуальными

Объектом исследования являются волоконно-оптические датчики фазовой модуляции

Предмет исследования — модели и алгоритмы синтеза физического принципа действия волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка моделей, алгоритмического и программного обеспечения для автоматизации синтеза физического принципа действия волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе осуществляется решение следующих задач

1. Разработка энерго-информационных моделей оптических внутри-цепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

2 Разработка энерго-информационных моделей оптических межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

3 Разработка паспортов физико-технических эффектов волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

4 Разработка алгоритмов синтеза физического принципа действия новых технических решений с учетом конструктивных особенностей волоконно-оптических датчиков

5 Создание автоматизированной системы синтеза новых технических решений на основе разработанных алгоритмов

Методы исследования Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели применялись метод энерго-информационного моделирования, методы проектирования и программирования, теория волновых оптических процессов, теория аналогии и подобия, методы многокритериальной оптимизации, методы математической статистики

Достоверность и обоснованность работы Обоснованность результатов обусловлена корректным применением указанных методов исследования, а также практическим применением результатов диссертационной работы, что отображено в актах внедрения

На защиту выносятся следующие положения:

1. Энерго-информационные модели оптических внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

2 Энерго-информационные модели оптических межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

3 Паспорта физико-технических эффектов волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

4 Алгоритмы синтеза новых технических решений с учетом конструктивных особенностей волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

5 Автоматизированная система синтеза новых технических решений Научная новизна диссертационной работы:

1 Разработаны энерго-информационные модели оптических внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции с учетом распределения параметров на основе рекуррентных соотношений

2 Разработаны энерго-информационные модели оптических межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции с учетом зависимости их распределенных параметров от измеряемых внешних воздействий

3 Разработаны новые паспорта 7 оптических физико-технических эффектов, используемых в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции, содержащие их формализованное описание на базе специфической области знаний и теории энерго-информационых моделей цепей

4 Созданы алгоритмы синтеза новых технических решений, в которых для учета особенностей волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции элементы синтеза разделены на активные и пассивные, сложные элементы декомпозированы, параметр оптического воздействия фаза используется как самостоятельный объект синтеза

Практическая ценность работы:

1 С использованием разработанных энерго-информационных моделей ФТЭ и созданных на их основе паспортов, пополнена база данных, что позволяет увеличить количество синтезированных решений на 20%

2 На основе разработанных алгоритмов создана автоматизированная система, позволяющая синтезировать волоконно-оптические датчики фазовой модуляции

3 Результаты работы внедрены в институте АстраханьНИПИгаз, что позволило повысить производительность поискового конструирования на 15%.

4. Предложенные модели и автоматизированная система синтеза новых технических решений используется в учебном процессе в Астраханском государственном техническом университете для преподавания дисциплин «Автоматизация проектирования систем и средств управления», «Технические средства автоматизации и управления», «Моделирование систем» на специальности «Управление и информатика в технических системах»

Личный вклад автора.

В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежит проведение патентных исследований, разработка энерго-информационных моделей внутрицепных и межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции, разработка паспортов физико-технических эффектов, создание алгоритмов, проектирование и реализация программного обеспечения

Апробация научных результатов Основные положения докладывались и обсуждались на XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18» (Казань, 2005 г ), «Международной конференции, посвященной 75-летию со дня образования Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2005 г), Международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине (Волгоград, 2006 г ), Международной научно-практической конференции «Электронный университет как условие устойчивого развития региона» (МЭСИ, Астрахань 2005 г), IV Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и математическое моделирование ИТММ-2005», (Томск 2005 г), III межвузовской научно-практической конференции «Тенденции развития современных информационных технологий, моделей экономических, правовых и управленческих систем» (Рязань 2006 г), Научно-практической конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-19 (Воронеж 2006 г), X Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество молодежи» (Томск 2006 г.), Международном симпозиуме «Надежность и качество 2006» (Пенза 2006 г ), Научно-практической конференции «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» Инфо-2006 (Сочи 2006 г ), Всероссийской научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2007» (Астрахань 2007 г )

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 15 опубликованных научных работах

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения Общий объем работы 130 страниц машинописного текста

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования

В первой главе приведены результаты патентных исследований глубиной в 6 лет, представлена классификация волоконно-оптических датчиков, анализ оптически активных материалов На основе анализа структуры ВОД ФМ детализированы задачи энерго-информационного моделирования их физического принципа действия

По принципу действия все ВОД делятся на амплитудные, фазовые, поляризационные и частотные Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что амплитудные и поляризационные датчики, в отличие от фазовых, имеют ряд недостатков (зависимость выходного сигнала от мощности излучения, ограниченную область применения и др ). Датчики фазовой модуляции обладают такими достоинствами, как высокая чувствительность, возможность их использования в экстремальных условиях, отсутствие механической системы, широкая область применения и др

С целью конкретизации задач моделирования физического принципа действия проанализирована структура ВОД ФМ (рис 1). В состав волоконно-оптического датчика ФМ входят источник излучения (ИИ), управляемый световод (УС) - оптический чувствительный элемента и фотоприемник (ФП) (рис 1) Управляемый световод представляет собой звено, в котором вследствие физического воздействия Рвх изменяются параметры электромагнитной волны оптического диапазона частот Оптическое излучение, подводимое к УС, распространяется в нем путем внутренних отражений от его граней Регистрация оптического сигнала осуществляется с помощью ФП При необходимости размещения в зоне измерения только УС, его связь с ИИ и ФП может быть создана с помощью волоконных световодов ВС Принцип действия ВОД ФМ основан на регистрации изменения фазы распространяющегося в волоконном световоде оптического излучения интерферометрическим способом Изменение фазы в каналирумых световых волнах возникает при внешнем воздействии на УС Поскольку существующие фотоприемные устройства реагируют только на интенсивность световой волны, то изменение фазы оптического излучения не может быть определено прямым измерением Поэтому для измерения изменения фазы излучения, произошедшего в результате

внешнего воздействия на световод, используют ингерферометрические методы Суть этих методов состоит в том, что одновременно на фотоприемник подаются исследуемая и опорная волны (опорная волна распространяется по опорному световоду (ОС)) Если оптические пути этих световых волн отличаются на величину, меньшую длины когерентности используемого излучения, то фотоприемник зарегистрирует результат их интерференции Модуляция фазы распространяющегося в волоконных световодах излучения в результате внешних воздействий приведет к изменению интенсивности интерференционной картины

Рис 1 Структурная схема волоконно-оптического датчика Анализ конструкций волоконно-оптических датчиков ФМ показал, что их физический принцип действия основан на оптических внутрицеп-ных и межцепных преобразованиях, что позволило декомпозировать задачу моделирования на две подзадачи

1 Разработка энерго-информационной модели оптической цепи

2 Разработка межцепных физико-технических эффектов

В волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции (см, рис 1) используются два волновода: опорное волокно и рабочее волокно Отличие этих двух элементов состоит в том, что распределенные параметры опорного волокна постоянны, а рабочего волокна изменяются под воздействием измеряемой величины, что приводит к изменению фазы распространяющегося в нем излучения

Во второй главе приводится описание разработанных энергоинформационных моделей оптических внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции, описание составленных паспортов ФТЭ

Для решения первой подзадачи оптическая цепь рассмотрена с точки зрения волнового распространения электромагнитного излучения в диэлектрических волноводах с цилиндрической симметрией Из системы уравнений Максвелла с помощью математических преобразований получены выражения (табл 1) В первой колонке табл 1 представлены дифференциальные уравнения электрической линии с распределенными пара-

метрами На основе аналогий между электрическими и оптическими цепями построена схема замещения (рис 2) и получены выражения (1 -8)

Ма Ма

/2а)3)

а

Т Н

)

fl.fr-(Л,/2д)а)

Рис 2 Схема замещении оптической цепи

Таблица 1

Математическое описание электрической и оптической линий

Дифференциальные уравнения электрической линии с распределенными параметрами Дифференциальные уравнения распространения оптического излучения в диэлектрическом волноводе

ди дг --= £ о — + ко1 дх Ш дх дх у еа ! у \2ау

д1 ди --= ии + С Г1 — дх д( дх дг

Величины оптическое воздействие, реакция, заряд и импульс определяются выражениями (1-4)

Я/?

ио=Ё = -—[В/м], 01

от

О)

й0=Ъ\Кл1мг\, Р0 =В[Вб/м2].

Параметры сопротивление, емкость, проводимость, индуктивность оптической цепи определяются формулами (5-7)

(2)

(3)

(4)

[Ом],

С0=£а[Кл/Вт],

Со = ^а'Ма ^1-(Лс/2а)2[1 / Ом],

(5)

(6) (7)

Ь0=ца[Гн1м], (8)

где £а -£0£- абсолютная диэлектрическая проницаемость, ца - /л0/л -абсолютная магнитная проницаемость Результаты моделирования оптической цепи сведены в табл 1

Таблица 1

_Таблица величин-аналогов и параметров-аналогов оптической цепи_

Обобщенные величины-аналоги Обобщенные параметры-аналоги

Воздействие Реакция Заряд Пмп>льс Сопротн вление Емкость Индуктивность

й0=Е (-) \ м ) ( А'^ & т © Д0 = {Ом) Со — Ер г ® И К")

Список обозначений в формулах (1-7) и табл I Ё - напряженность электрического поля, Н - напряженность магнитного поля, Ъ - электрическая индукция, В - магнитная индукция, - магнитная проницаемость среды, ц - относительная магнитная постоянная, е0 - диэлектрическая проницаемость среды, е - относительная диэлектрическая постоянная, 2вв- волновое сопротивление

Достоверность результатов моделирования обеспечивается выполнением критериев теории ЭИМЦ

Параметрическая структурная схема (ПСС) опорного волокна с учетом распределения параметров представлена на рис 3 Используемые эффективные параметры и учитывают обратные связи

и.

б.

11

и.

I,

и,

п-1

* 1п * Кп ип

Рис 3 ПСС линии с распределенными параметрами Зависимость выходной величины от входной определяется выражением

и. =

Я, С,

К2 С2

Я, С,

Г * »Л

Я. С.

и0

(9)

Для обеспечения автоматизации расчета выходных величин оптической цепи с учетом распределения параметров выведены аналитические выражения с использованием рекуррентных соотношений

и =

ип

при т=0 при 0<т<п

(10)

где п - количество звеньев, т - номер произвольного звена от начала цепи, 1=п-т - номер произвольного звена от конца цепи Эффективные значения г-й пары параметров Я„ при 1 = 0

(л-|)о = -^- прИ1 > 0 > (11)

Я

С(„-,)о = ■

1 + Д„_, С(в-1+1)о

(12)

1 + Оя., /?(„-,)о

Произведение *-го от конца цепи элементарного звена определяется по формуле.

г • »

1 + Лл_,Сл.,+д:0)

где =

0,

1 +

при 1 = 0 при1>0

(13)

(14)

1 + х(г-1)

Связь между параметрами и величинами энергоинформационной модели оптической цепи с реальными физическими величинами описывается формулами (1-8)

Для определения погрешности применимого метода расчета выходных параметров оптической линии с распределенными параметрами проведен вычислительный эксперимент Погрешность метода расчета (3%),что позволяет использовать его на ранних стадиях проектирования

В третьей главе приводится описание разработанных энергоинформационных моделей оптических межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

Для описания оптических межцепных преобразований в рабочем волокне разработаны модели ФТЭ Измеряемая величина (Е, Н, I, /, р и др ) с помощью какого-либо физического эффекта (электро- или магнитооптического, пьезооптичекого и др.) приводит к изменению оптических параметров х, среды, по которой распространяется излучение (показателя преломления и, коэффициента поглощения света х, линейных размеров /) Рассмотрены 7 физико-технических эффектов

1. Эффект фотоупругости - заключается в изменении дисперсионных свойств волокна под воздействием аксиальных механических напряжений (растяжений световода), приводящих к изменению показателя преломления материала световода и, вызывающего изменение фазы ф распространяющегося по волноводу излучения

2 Электрооптический эффект Керра - состоит в изменении показателя преломления среды п под действием электрического поля Е, что вызывает изменение фазы <р излучения

3 Электрооптический эффект Поккельса Если подавать на оксидный монокристалл, например, ЫЫЬ03 (ЬЖ)), 1лТа03 (ЬТО), ВвО, ВБО и др электрическое напряжение, то коэффициент преломления п в нем изменяется пропорционально напряженности электрического поля Чувствительность датчика электрического поля тем выше, чем больше электрооптический коэффициент материала Поккельса

4 Эффект Саньяка По круговому оптическому пути (рис 4), благодаря расщеплению луча, свет распространяется в двух противоположных направлениях Если при этом система находится в покое относительно инерционного пространства, оба луча распространяются встречно по оптическому пути одинаковой длины Поэтому при сложении лучей в расщепителе по завершении пути фазовый сдвиг отсутствует Однако, когда оптическая система вращается в инерциальном пространстве с угловой скоростью Д между световыми волнами возникает разность фаз

5 Магнитооптический эффект - явление возникновения оптической анизотропии у изотропного вещества под влиянием сильного магнитного поля Нт Под действие магнитного поля вещество становится оптически анизотропным, что вызывает изменение показателя преломления вещества п

6 Эффект излучения В результате «падения» свободных электронов на нижний энергетический уровень или в зону валентных электронов при сталкновении с узлами кристаллической решетки, или с другими электронами происходит выделение энергии Теряемая электроном энергия выделяется в виде фотона

7 Эффект фотодетектирования - это явление, при котором электроны, находящиеся в валентной зоне полупроводника или в зоне при-

Рис 4 Эффект Саньяка

месного уровня, при поглощении света возбуждаются и переходят в зону проводимости

Описанные ФТЭ, используемые при синтезе новых технических решений, сведены в табл.3

Таблица 3

Энерго-информационные модели в ВОД ФМ

№ п/п псс Уравнение ФТЭ

5 Эффект фотодетектирования

и„ I, Кки0 =Ки01эио ¡г 3 АУ

-р- 1 Ки0к

6. Магнитоптический эффект

Ки^ио(<р) =

Кц,К ** кЧРЛ<Р)

и.=Г(«>), — и V и,(Дф)

7. ФТЭ излучения

-¡Г Чи0 иг* и о - кШз1э КцаьЬ ~ Л"

Обозначения в таблице «-показатель преломления, Л-длина волны, /-длина участка световода, В - константа Керра, е0 - диэлектрическая проницаемость среды, у41 - электрооптический коэффициент, щ - коэффициент преломления при отсутствии электрического поля, 5 - площадь, окаймленная оптическим путем, к - волновое число, Л - элементарный участок оптического контура, Я - напряженность магнитного поля, V -постоянная Верде, - сопротивление излучения, е - элементарный электрический заряд, Ну- энергия фотона, 77 - квантовый выход (соотношение количества электронов и фотонов), иш - механическое линейное воздействие, Кшдшм - коэффициент эффекта фотоупругости, Qэ - заряд электр. цепи, КдМо(1р) - коэф эффекта Керра, из - электрическое воздействие, Ки,иа(9) - коэф эффекта Поккельса, 1му - механическая угловая реакция, К{муио(<р} - коэф эффекта Саньяка, /э — электрическая реакция, Кцоь ~ коэффициент эффекта фотодетектирования, им - магнитное воздействие, Кирцп - коэффициент магнитооптического эффекта; КиЫэ - коэффициент эффекта излучения

Как уже было отмечено выше, отличие рабочего волокна от опорного состоит в том, что распределенные параметры комплексное погонное сопротивление и комплексная погонная проводимость С„„ характеризую-

щие свойства материала, изменяются под воздействием измеряемой величины, это влияние осуществляется опосредованно через изменяющиеся коэффициент преломления п, размеры световода, что приводит к изменению фазы фазы <р, которая является параметром проходящей через датчик

ОПТИЧеСКОЙ ВОЛНЫ Рцых

Однако влияние изменения размеров световода на изменение фазы распросраняющегося излучения как вторичного фактора можно не учитывать, а отнести к погрешности определения выходных параметров

Таким образом, для описания оптических межцепных преобразований необходимо в модели оптических внутрицепных преобразований с распределенными параметрами заменить постоянные параметры на переменные, определив для них зависимость от реальных физических величин

Опишем эффект фотоупругости с учетом распределения параметров На основании разработанной ЭТМ оптической цепи и физических законов получена система уравнений 2 „

Ш 05)

2а.

£а = £0£

Решаем систему уравнений с учетом того, что для диэлектрических световодов ц=1

с О, = С-,0, + киммлвРм! (!6)

Л0, =----(17)

Зависимость между величинами и параметрами энерго-информационной модели и реальными физическими величинами

(18)

=->о/*оА/1-(^/2а)2 , (19)

и

с0, = п ф-(Я/2а)2 , (20)

Кто о, = ^о^олМ^я)2 , (21)

где к— коэффициент, зависящий от свойств вещества, е0 - диэлектрическая проницаемость среды, £ - площадь поперечного сечения световода, /*"-растягивающая сила, Я0, - погонное комплексное сопротивление /-го звена, й,,, - погонная комплексная проводимость г-го звена.

Энерго-информационная модель датчика на основе эффекта фотоупругости, в которой реализованы полученные зависимости, представлена параметрической структурной схемой (ПСС) (рис 5) и формулами 15-20

По разработанным ФТЭ были составлены паспорта База данных по ФТЭ была пополнена этой информацией, что позволило расширить область синтезируемых ФПД за счет синтеза волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

и,Сю1>

НЛО

•М

Рис 5 ПСС волоконно-оптического датчика ФМ с эффектом фотоупругости В четвертой главе описаны созданные алгоритмы синтеза вариантов физического принципа действия новых технических решений с учетом особенностей волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, рассмотрены способы получения подмножества наилучших вариантов ФПД волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции по совокупности эксплуатационных характеристик

Современные ВОД датчики имеют особенности, которые не позволяют использовать для их синтеза уже известные алгоритмы В частности, эти преобразователи могут иметь более одной входной величины Также под воздействием внешних факторов могут изменяться амплитуда, фаза или частота изменяемой по синусоидальному закону величины Эти аргументы синусоидальной функции нельзя определить в терминах теории ЭИМЦ ни как параметр, ни как ФТЭ, ни как величину. В оптических приборах используются источник и приемник излучения, ФТЭ которых при синтезе ФПД не могут занимать произвольное положение в цепи Для учета особенностей ВОД ФМ предложено:

1 Декомпозировать эффекты с несколькими входами на элементарные преобразования так, чтобы одно ребро графа связывало только две вершины (при необходимости добавлять фиктивные вершины и/или ребра)

2 Использовать как самостоятельный элемент синтеза аргументы синусоидальной функции, описывающей величины (амплитуда, фаза, частота)

3 Учитывать при синтезе ФПД новых технических решений особенности таких ФТЭ, как источник и приемник излучения, которые могут быть использованы только как исток и сток графа соответственно

4 Разделить элементы синтеза в зависимости от их участия в измерении на пассивные и активные (активные элементы будут вершинами графа, а пассивные - ребрами)

Для реализации синтеза ФПД была разработана топо-грамма ПСС, которая отражает особенности синтеза ВОД ФМ. Топограмма представляет собой набор возможных вариантов ПСС, элементарными звеньями которых являются параметры цепей различной физической природы, внутри-цепные и межцепные физико-технические эффекты

Для удобства обработки на ЭВМ топограмму представляют в виде графа (рис 6), вершинами которого, как было предложено, являются активные элементы синтеза цепей различной физической природы, а ребрами — пассивные Рис 6 Граф ФТЭ

Суть алгоритма синтеза заключается в поиске по графу кратчайшего пути от одной точки (величины) до другой Для синтеза используется две матрицы матрица преобразований (формула 22) и матрица весов

Щ\ тп ты

М= т21 тп т1т (22)

/и„, т„2 тпт_

Каждый элемент т„„ матрицы М определяется следующим образом

{если существует ребро в графе, то ставится номер соответствующего элемента преобразования (1,2, п)

О, в противном случае

В матрице весов отражены весовые коэффициенты каждого элемента синтеза

Созданные алгоритмы синтеза ФПД новых технических решений учитывают особенности ВОД ФМ

После синтеза для каждого полученного технического решения выполняется расчет критериев, которые отождествляются с эксплуатационными характеристиками (диапазон, надежность, относительная погрешность, быстродействие, чувствительность, нелинейность, кпд, цена, экологичность, вес), по совокупности которых выполняется оптимизация Числовые значения этих критериев указанны в паспортах ФТЭ Расчет критериев различных структур цепи выполняется по известным формулам

При осуществлении многокритериального выбора определяется целевая функция по совокупности критериев, так как размерность критериев различна, их нормируют Для сведения частных показателей к целевой функции используется аддитивный критерий оптимальности

Основными требованиями к критериям качества являются непротиворечивость, целостность в отражении модели, независимость Для проверки гипотезы об отсутствии сильной зависимости характеристик между собой использованы процедуры кластерного и корреляционного анализа

Проведенная оценка исполнений конструктивных признаков синтезированных вариантов ФПД волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции по 10 критериям представлено деревом-дендрограммой (рис 6), отражающим иерархическую классификацию, построенную с использованием евклидовой метрики (формула 22) и стратегии ближайшего соседа

p(xlxJ) = ^jpxl/-xJ,y, (23)

где I - признаки, к - количество признаков

Для построения дендрограммы (рис. 7) и матрицы расстояний (рис 8) были использованы критерии, полученные в результате синтеза ФПД волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, по 10 эксплуатационным характеристикам (на входе Urm, на выходе /э)

иг- ■ -----——-----■-

10Í юр 9 s

S 50

1 BÍ I

о , I_

S. 8В -==т

2 _I_

3 75

7.0 65

6JD <-----------

VARIO VAR2 VAKS VAR6 VAR3

VAR8 VAR7 VAR4 VAR9 VARI

Рис 7 Дерево-девдрограмма для анализа 10 характеристик

Анализ степени близости объектов проведен на основании критерия минимизации расстояния между ними. Из матрицы расстояний (рис. 8) очевидно, что существует некоторое сходство в строении классов УАЛЗ (хз) и уая9 (х9).

vm УШ VAR3 VAR4 VAKG :VAR6 ¡« VAR3.ÍVARS VARIO .-' [ i ,: I' -i «S-T? ' 'IK ■

VAR1 0,0 В,9 9,0 11.7 12,0 14,4 13,6 12,1 3,1 12,7 0,9 □.□ 9,2 9,3 8,9 12,1 10,2 7.6 11,6 13.6 9.0: 9.2: 0,0 8,1" 8,4 7,7 112 11,2 6,9 11,1

VAR2 ■

VAR3; .

VAR4 11,7 9,3 8,1 8,0 11,7 10,7 8.4 8,7 8.4 11,9

VAR5 12,0 8,9 8,4 11,7 0,0 11,7 12.8 10,4 12,8 12,1

VAR6 . VÁR7 ■ 14,4 12,1 7,7 10,7 11,7 0,0 113 14,5 13,2 15,2 13.6 10,2 11.2 8.4 12,8 11,3 8.0 13,0 12,5 12,8

VAR8 12.1 7.6 11.2 8.7 10.4 14,5 13,0 0.0 11,7 14,3

VAR9 8.1 11.61 6,9 8,4 12,8 13,2 12,5 11,7 0,0 10,9

VAR10, 12,7 13,6 11,1 11.9 12,1 15.2 12,8 14.3 10,9 0,0

Рис. 8. Матрица расстояний между объектами

Тем не менее, корреляционная матрица (рис.9), все значения которой далеки от +1 или -1, позволяет говорить об отсутствии сильной прямой шш обратной зависимости. В этом случае система критериев качества является достаточно полной и неизбыточной.

Для обоснованного выбора оптимального технического решения из некоторого множества вариантов были использованы методы, позволяющие определить наилучшее решение, В целом, формализованная задача выбора оптимального технического решения может быть представлена и виде множества допустимых вариантов синтеза ФПД, из которых необходимо выбрать наилучший, основываясь на определенном критерии. В результате анализа существующих методов оптимизации сформирован набор многоцелевых средств выбора, которые могут использоваться в различных комбинациях для различных метолнк выбора, обоснованных характером анализируемо й информации и задачами поискового конструирования.

vari var2 И >■; :: . . var3 - var4ivar5 ■ . vaftb var7 varo var9 VARIO

vari : 1.00 0,21! 0,20 -0,11 -0,24 -0,17 -0,17 -0,03 0,01 0,25

var2 0,21 1,00 -0,15 -0,22 -0,20 -0,13 0,20 0,05 -0,11 -0,26

var3 0,20 -0,15 1,00 0,14 8,23 0,18 -0,24 -0,05 0,06 0,15

var4 -0,11 -0,22 0,14 1,00 ÍI.22 0,08. 0,19 0,07 0,31 -0,14

var5 -0,24 -0,20 0,23 -0,22 1.00 0,21 -0,09 -0,15. <1,11 0,20

vars -0,17 -0,19 0,19 0,08 0,21 1,00 0,04 -0,22 -0,07 -0,06

var3 -0,17 0,20 -0,24 -0,03 a.05' -0,05 0,19 -0,09 Q,07: -0.15 0,04 1,00 0,08 -0,22 -0,19 -0,22 0,00 1,00 -0,07 -0,04

var9 0,10 -0,11 0,06. 0,31 -0,11 -0,07 -0,22: -0,07 1,00 0,23

VAR10 0,25 -0.2б 0.15í -0,14 0,20 -ода -0,19 -0.04 о,2з| Тда

Рис. 9. Результаты корреляционного анализа

В пятой главе описывается разработанная автоматизированная система синтеза новых технических решений и реализация с ее помощью поискового проектирования волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

На основе предложенных моделей и алгоритмов разработаны функциональная и информационно-логическая модели и реализована автоматизированная система синтеза новых технических решений, позволяющая синтезировать волоконно-оптические датчики

Входными данными для автоматизированной системы являются данные по ФТЭ, информация по изобретениям, параметры запроса Выходными данными являются ранжированный список новых технических решений, изобретения Автоматизированная система синтеза новых технических решений предназначена для синтеза физического принципа действия чувствительных элементов систем управления на начальном этапе проектирования в соответствии с требованиями проектировщика Система использует базу данных, содержащую информацию о физико-технических эффектах

Опытная эксплуатация разработанной системы показала увеличение количества синтезируемых решений на 20% Совпадение результатов синтеза ФПД ТУ с ФПД известных устройств подтверждает достоверность результатов исследования Основные результаты работы:

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем

1 Разработанные энерго-информационные модели оптических внутри-цепных и межцепных преобразований в ВОД ФМ и алгоритмы позволили автоматически синтезировать их физический принцип действия

2 Разработанные паспорта ФТЭ позволили структурировать информацию по ним для ввода в базу данных и использования ее при синтезе, что привело к увеличению количества синтезируемых решений на 20%

2 Созданная автоматизированная система синтеза новых технических решений внедрена в институте АстраханьНИПИгаз и позволила повысить производительность начальных этапов проектирования на 15% 4 Результаты работы используются в учебном процессе в Астраханском государственном техническом университете на специальности «Управление и информатика в технических системах» для преподавания дисциплин «»Автоматизация проектирования систем и средств управления», «Технические средства автоматизации и управления», «Моделирование систем»

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в список ВАК РФ

1. Шикульская О М Определение погрешностей различных структур цепей с применением аппарата параметрических структурных схем / Шикульская О М , Плешакова Л А // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион Технические науки - 2006 - №5 С 14-17 -ISSN 0321-2653.

2 Шикульская О М Расчет чувствительности элементов с распределенными параметрами / Шикульская О М , Плешакова JIА // Авиакосмическое приборостроение. - 2006 - № 11 С 17-18

Статьи в материалах международных, всероссийских конференций

3 Шикульская О М Исследование современного состояния волоконно-оптических датчиков и влияние используемых материалов на достижения требуемых характеристик/ Шикульская О М, Плешакова J1.A // Информационные технологии в образовании, технике и медицине Сб материалов Международн науч конф ■ В 3 т Т 2 - Волгоград - 2004 - С 303-304 -ISBN 5-230-04819-0

4 Шикульская ОМ Анализ волоконно-оптических датчиков, используемых в интеллектуальных системах / Шикульская О М, Плешакова Л А // Информационные технологии в образовании, технике и медицине Сб материалов Международн науч конф В 3 т Т 2 - Волгоград - 2004 - С -304-307 - ISBN 5-230-04819-0

5. Плешакова JIА Влияние выбора материалов на достижение требуемых характеристик в волоконно-оптических датчиках / Плешакова JI А. // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18 Сб трудов XVIII Международн науч конф В 10 т Т. 4 - Казань, 2005 - С 202-203 - ISBN 5-7882-0253-1

6 Плешакова JIА Применение энергоинформационного метода при проектировании волоконно-оптических датчиков/ Плешакова Л А // Математические методы в технике и технологиях— ММТТ-18 Сб трудов XVIII Международн науч конф . В 10 т. Т 4. - Казань, 2005 - С. 203-204 -ISBN 5-7882-0253-1

7 Шикульская О М Применение математической модели распространения электромагнитных волн в оптических волноводах для волоконно-оптических датчиков/ Шикульская О М, Плешакова Л А // Информационные технологии и математическое моделирование - ИТММ-2004 Сб материалов III Всероссийской научно-практической конференции 41-Томск Изд-во Томского ун-та С-214-215 - ISBN 5-7511-1869-3-3

8. Шикульская О М Энергоинформационная модель фазовых волоконно-оптических датчиков / Шикульская О М, Плешакова Л АII Информаци-

онные технологии и математическое моделирование - ИТММ-2005 Сб материалов IV Всероссийской научно-практической конференции 41-Томск Изд-во Томского ун-та С-124-125 -ISBN 5-7511-1869-3-3 9. Плешакова JIA Энергоинформационная модель электрооптического эффекта первого порядка / Плешакова JIА // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-19 Сб трудов XIX Международн науч конф В Ют Т 8 Секция 8 / Под общ ред В С Балакирева -Воронеж Гос технол акад,2006 -С 163-165 -ISBN5-7882-0253-1.

10 Плешакова Л А Энергоинформационное моделирование квадратичного электрооптического эффекта / Плешакова Л А // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-19 Сб трудов XIX Международн науч конф "В Ют Т 8 Секция 8 / Под общ. ред В С.Балакирева - Воронеж Гос технол акад, 2006 - С 165-166 -ISBN 5-7882-0253-1

11 Шикульская ОМ Математическое моделирование оптической цепи / Шикульская О М, Плешакова Л А // Научное творчество молодежи Материалы X Всероссийской научно-практической конференции (21-22 апреля 2006 г) Ч I - Томск Изд-во ун-та, 2006 - С 188-190 - ISBN 5-7511-2015-3

12 Шикульская О М Применение метода параметрических структурных схем (ПСС) для определения погрешностей длинной линии / Шикульская О М, Плешакова Л А // Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий (Инфо-2006) Материалы научно-практической конференции Сочи -2006-С 184-187 ISBN5-94506-152-2

13 Шикульская ОМ Моделирование внутрицепных преобразований оптической природы/ Шикульская О М, Плешакова Л А// Надежность и качество Труды международного симпозиума В 2-х томах Том 1 - Пенза Изд-во Пенз Гос ун-та, 2006- С 306-307 - ISBN 5-7511-1957-0

14 Плешакова Л А Автоматизированный синтез физического принципа действия волоконно-оптических датчиков/ Плешакова Л А // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АС-ТИНТЕХ-2007» Материалы Всероссийской научной конференции В 2-частях / сост И Ю Петрова Астрахань Издательский дом «Астраханский университет» 2007 Часть I С 22-25 -ISBN 5-88200-961-8

Программа для электронно-вычислительных машин

15 Автоматизированная система синтеза новых технических решений Св об офиц Per. Прогр для ЭВМ №2007611079, Россия, ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»/ О М Шикульская, Л.А Плешакова, Э Р Незаметдинова - дата поступления 19 01.2007, зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 14 03 2007.

Лицензия J1P № 020866 от 06 07.1999 г Подписано в печать 23 04 2007 Формат 60x84 1/16 Гарнитура Time New Roman 0 Уел Печ JI 2,0 Тираж 100 экз Заказ № За Ч

Типофафия ФГОУ ВПО «АГТУ» 414025, Астрахань, Татищева, 16

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ состояния рынка и классификация волоконно-оптических датчиков

1.1. Анализ волоконно-оптических датчиков по измеряемым параметрам

1.2. Классификация волоконно-оптических датчиков.

1.3. Физический принцип действия волоконно-оптических преобразователей

1.4. Волоконно-оптические датчики фазовой модуляции

1.5. Анализ оптических волокон как структурного элемента волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

1.6. Анализ проведенных научных исследований рассматриваемой предметной области

Выводы по главе

ГЛАВА 2. Разработка энерго-информационной моделей внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции.

2.1. Основы теории энергоинформационной модели цепей.

2.2. Аппарат параметрических структурных схем (ПСС)

2.3. Определение величин-аналогов и параметров-аналогов оптической цепи

2.4. Энергоинформационная модель линии с распределенными параметрами

2.5. Определение погрешности расчета выходных параметров

Выводы по главе щ

ГЛАВА 3. Межцепные преобразования в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции

3.1. Эффект фотоупругости

3.2 Электрооптический эффект Керра

3.3. Магнитооптический эффект.

3.3. Электрооптический эффект Поккельса.

3.5. Эффект Саньяка

3.6. ФТЭ излучения

3.7. Эффект фото детектирования (фотоэффект)

3.8. Паспорта физико-технических эффектов

3.9. Моделирование волоконно-оптического датчика магнитного поля

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Разработка алгоритмов синтеза физического принципа действия волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции.

4.1. Требования к алгоритмам синтеза физического принципа действия волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции.

4.2. Синтез вариантов ПСС с использованием вспомогательных графов.

4.3. Алгоритмы синтеза вариантов ПСС

4.4. Синтез вариантов ФПД

4.5. Сокращение пространства поиска вариантов ФПД

4.6. Расчет критериев оценки, синтезированных вариантов ФПД волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции

4.7. Требования к критериям оценки синтезированных вариантов ФПД.

4.8. Оптимизация синтеза ФПД новых технических решений

4.9. Задачи и методы критериального выбора.

4.10. Нормирование критериев

4.11. Однокритериальная оптимизация

4.12. Многокритериальная оптимизация

4.13. Способы формирования обобщенного показателя.

4.14. Ранжирование синтезированных вариантов ФПД по совокупности эксплуатационных характеристик

4.15. Выбор альтернативы методом парного сравнения

4.16. Метод идеальной точки.

4.17. Многокритериальный отбор по принципу Парето

Выводы по 4 главе

ГЛАВА 5. Автоматизированный синтез вариантов физического принципа действия волоконно-оптических датчиков

Выводы по 5 главе

В настоящее время во всем мире интенсивно ведутся работы по Ш созданию волоконно-оптических систем сбора, обработки и передачи информации. В таких системах используются волоконно-оптические датчики-преобразователи различных физических величин. Бурное развитие волоконно-оптических систем сбора информации связано как с особенностями различных отраслей науки и техники, так и с замечательными свойствами этих систем. Они искро- и пожаро- безопасны, устойчивы к электромагнитным помехам, малогабаритны, потребляют мало энергии. Они также позволяют создавать как локальные так и распределённые на большом пространстве чувствительные элементы и системы непрерывного контроля. Особенно перспективны волоконно-оптические датчики (ВОД) во взрывоопасных производствах, системах экологического мониторинга, предприятиях с вредными и пожароопасными производствами.

В ближайшие годы волоконно-оптические датчики заменят во многих ^ областях традиционные датчики [1]. Сегодня эти датчики применяются в таких областях, как нефтеперерабатывающая промышленность, нефтегазовая добыча, медицина, аэрокосмической отрасли, энергетика и т.д.

Во многих странах интенсивмо ведутся работы по созданию волоконно-оптических систем сбора, обработки и передачи информации, в которых применяются ВОД различных физических величин [1,2,6, 11-78].

По данным маркетингового агентства Frost&Sullivan, ежегодные мировые продажи ВОД в последние годы составляют около $2.5 млрд с ежегодным приростом 11% по всем отраслям промышленности. По оценкам Японской Ассоциации Развития Оптоэлектронной Промышленности и Технологии, к 2010 году объемы продаж ВОД возрастут до $5 млрд. fi Исследованием ВОД занимались многие отечественные (В.И. Бусурин,

Ю.Р. Носов, М.М. Бутусов, С.Л.Галкин, С.П. Орбинский) и зарубежные (Т. Окоси, К. Окамото, М. Оцу, X. Исихара, К. Кома, К. Хаттэ, Дж. Стерлинг) ученые. Результаты их работ используются для конструирования и расчета этих преобразователей. Однако на ранних стадиях проектирования чувствительных элементов перед конструктором возникает ряд важных и трудоемких задач: поиск нового физического принципа действия (ФПД), разработка конструктивного решения, сравнение нескольких решений и выбор лучшего по некоторым критериям. Качество проектных решений во многом определяется результатами начальных этапов проектирования, на которых принимаются основополагающие решения о структуре и принципе действия проектируемого объекта. Начальные этапы проектирования характеризуются значительными объемами информации, используемой разработчиками, большим количеством прорабатываемых вариантов реализации. Решение этих задач при отсутствии средств автоматизации процесса проектирования становится чрезвычайно сложным. Поэтому для сокращения временных и материальных затрат и снижения трудоемкости процесса поискового конструирования преобразователей и их элементов актуальной становится задача автоматизации синтеза ФПД новых технических решений, что требует универсальных методов их описания. Решением этой задачи занимались такие ученые как Г.С. Альтшуллер, Р. Колер, В.Н. Глазунов, А.И., М.Ф. Зарипов, И.Ю. Петрова, А.И. Половинкин, A.M. Дворянкин, В.А. Камаев, С.А. Фоменков и др.

Одним из эффективных методов решения этой проблемы является созданная М.Ф. Зариповым теория энерго-информационных моделей цепей (ЭИМЦ), позволяющая описывать преобразования любой физической природы с помощью уравнений, инвариантных к самой природе. Информационной основой теории энергоинформационных моделей цепей (ЭИМЦ) является банк данных физико-технических эффектов (ФТЭ) [5]. Увеличение объема информации в банке данных, связанное с появлением новых ФТЭ, увеличивает количество изобретений новых промышленных образцов, что значительно расширяет возможности эффективного синтеза новых технических решений и анализа существующих конструкций. Пополнение имеющегося банка данных хотя бы одним ФТЭ позволяет получить большое количество новых вариантов физического принципа действия (ФПД) датчиков.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что волоконно-оптические датчики фазовой модуляции (ВОД ФМ) на данный момент рассматриваются как наиболее перспективные для целей метрологии

1 измерительные устройства, способные обеспечить наибольшую чувствительность при определении параметров разнообразных физических полей.

На основании теории ЭИМЦ проведены научные исследования поляризационных явлений в ВОД. Однако специфика волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции не позволяет применить полученные результаты для синтеза данного класса преобразователей. В связи с этим научные исследования, направленные на моделирование и синтез волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, являются актуальными.

Целью диссертационной работы является разработка моделей, алгоритмического и программного обеспечения для автоматизации синтеза физического принципа действия волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции.

V* Для достижения поставленной цели в диссертационной работе осуществляется решение следующих задач:

1. Разработка энерго-информационных моделей оптических внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции.

2. Разработка энерго-информационных моделей оптических межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции.

3. Разработка паспортов физико-технических эффектов волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции.

4. Разработка алгоритмов синтеза физического принципа действия новых технических решений с учетом конструктивных особенностей волоконно-оптических датчиков.

5. Создание автоматизированной системы синтеза новых технических решений на основе разработанных алгоритмов.

5. Результаты работы используются в учебном процессе в Астраханском государственном техническом университете на специальности «Управление и информатика в технических системах» для преподавания дисциплин

I «»Автоматизация проектирования систем и средств управления»,

Технические средства автоматизации и управления», «Моделирование систем».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным итогом диссертационной работы является разработка энергоинформационных моделей волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, алгоритмов синтеза физического принципа действия этих датчиков. В результате проведенных исследований создана автоматизированной системы синтеза новых технических решений, которая позволяет увеличить количество синтезируемых решений на 20%.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработаны энерго-информационные модели оптических внутрицепных и межцепных преобразований в ВОД ФМ, которые позволили моделировать волоконно-оптические датчики фазовой модуляции.

2. Разработаны паспорта ФТЭ, которые позволили структурировать информацию по ним для ввода в базу данных и использования ее при синтезе, что привело к увеличению количества синтезируемых решений.

3. Разработаны алгоритмы синтеза учитывающие конструктивные особенности волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции, которые позволили создать автоматизированную систему синтеза новых технических решений.

4. Создана автоматизированная система синтеза новых технических решений, которая внедрена в институте АстраханьНИПИгаз. Система позволила повысить производительность начальных этапов проектирования на 15%.

1. Окоси Т, Окамото К. и др. Волоконно-оптические датчики. -Л.:Энергоатомиздат, 1990.

2. Бутусов М.М., Галкин С.Л., Орбинский С.П., Пал Б.П. Волоконная оптика и приборостроение. Л.: Машиностроение, 1987.328 с.

3. Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические датчики и измерительные сети. Владивосток: Дальнаука, 1999.

4. Детлаф А. А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. Пособие для втузов 4-е изд., испр. - М.: Высш.шк., 2002.

5. Зарипов М.Ф., Зайнуллин Н.Р., Петрова И.Ю. Энерго-информационный метод научно-технического творчества / Учебно-метод. Пособие / М.: ВНИИПИ, 1988.124 с.

6. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. М.: Энергоатомиздат, 1990.256с.

7. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебник. 10-е изд., стереотипное. - М.: Гардарики,2003.

8. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи, М.:ВШ., 1978

9. Дворядкин A.M. К вопросу построения интегрированной системы автоматизации проектирования жизненного цикла объектов техники. В кн.: «Методы поискового конструирования в системах автоматизированного проектирования» Йошкар-Ола: МарГУ, 1986.

10. Дворядкин A.M. Автоматизация поискового конструирования. Модели, > задачи, алгоритмы. Диссертация доктора технич. Наук. Вогоград, 1996.

11. Plastic optical fibre sensors and devices. Bartlett Rebecca J., Philip-Chandy Rekha, Eldridge Piers, Merchant David F., Morgan Roger, Scully Patricia J. Trans. Inst. Meas. and Contr. 2000.22, № 5, P. 431-457.

12. Fiber optic voltage sensor based on the photoelastic effect in single-mode optical fiber. Kim Hoseong, Jun Jinwoo. Opt. Eng. 2000.39, № 12, c. 3281-3284.

13. Robert W. Bogue/ The role of materials in advanced sensor technology/ Sensor Review/ 2002/ Vol.22, №4. P.289-299.

14. M.Schmidlin E.M. Fiber-optic components for single-mode fiber optic sensors// SPIE, 1996. V. 2872. P. 12.

15. Kersey A.D. A review of recent development in fiber optic sensor technology// Opt. fiber techn/? 1996. V. 2, №3.

16. Фоменков С. А., Давыдов Д. А, Камаев В. А. Моделирование и автоматизированное использование структурированных физических знаний: монография. ВолгГТУ. М.: Машиностроение-1,2004.

17. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов. Коллективная монография под редакцией Камаева В.А. М

18. Петрова И.Ю. Энерго-информационный метод анализа и синтеза чувствительных элементов систем управления. Диссертация на соискание доктора технических наук, Самара, 1996.

19. Квятковская И.Ю. Теория принятия решений. Издательство ООО «ЦНТЭП» Астрахань 2002.

20. Емельянов С.В. Многокритериальные методы принятия решений. М.: Наука, 1985.

21. Евланов Л.Г. Теория и практика принятия решений. М.: МИФИ, 1981.

22. Ленк А. Электромеханические системы: Системы с распределенными параметрами Пер. с нем. М.: Энергоиздат, 1982.

23. Петрова И.Ю. Энерго-информационный метод анализа и синтезачувствительных элементов систем управления. Диссертация на соискание степени доктора технических наук, Самара, 1996 г.

24. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для студентов электротехнических специальностей вузов. 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1978.

25. Шикульская О.М., Распределенные энергоинформационные модели упругих элементов микроэлектронных преобразователей давления. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Астрахань, 2000 г.

26. Шикульская О.М., Плешакова Л.А. Определение погрешностей различных структур цепей с применением аппарата параметрических структурных схем// Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. - №5. С. 14-17.

27. Шикульская О.М., Плешакова Л.А. Расчет чувствительности элементов с распределенными параметрами//Авиакосмическое приборостроение. 2006 №11.

28. Шикульская О.М., Плешакова Л.А. Анализ волоконно-оптических датчиков, используемых в интеллектуальных системах // Информационные технологии в образовании, технике и медицине. Сб. материалов Международн. науч. конф.: В. 3 т. Т.2. Волгоград. - 2004.

29. Плешакова Л.А. Влияние выбора материалов на достижение требуемых характеристик в волоконно-оптических датчиках// Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18. Сб. трудов XVIII Международн. науч. конф.: В 10 т. Т. 4. Казань, 2005.

30. Плешакова Л.А. Применение энергоинформационного метода при проектировании волоконно-оптических датчиков// Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18. Сб. трудов XVIII Международн. науч. конф.: В 10 т. Т. 4. Казань, 2005.

31. Шикульская О.М., Плешакова Л.А. Математическое моделирование оптической цепи// Научное творчество молодежи: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции Ч. I. Томск: Изд-во ун-та, 2006.

32. Шикульская О.М., Плешакова Л.А. Моделирование внутрицепных преобразований оптической природы// Надежность и качество: Трудымеждународного симпозиума. В 2-х томах. Том 1. Пенза: Изд-во Пенз. Гос. унта, 2006.

33. Киселев А.А. Энерго-информационные модели оптических поляризационных явлений Диссертация на соискание степени кандидата технических наук, Астрахань, 2006 г.