автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Оптоэлектронные цифровые преобразователи перемещения с комплексной автокоррекцией инструментальных погрешностей первичного преобразователя

На правах рукописи

004602065

Токмак Петр Львович

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ С КОМПЛЕКСНОЙ АВТОКОРРЕКЦИЕЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Специальность: 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 з ^ 2010

Самара - 2010

004602065

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева» на кафедре информационных систем и технологий

Научный руководитель: заслуженный работник Высшей школы

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Прохоров Сергей Антонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гречишников Владимир Михайлович

кандидат технических наук Семавин Владимир Иванович

Ведущая организация - ОАО «Научно-исследовательский институт

физических измерений», г. Пенза

Защита состоится 21 мая 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.215.05 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева» по адресу: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева».

Автореферат разослан 19 апреля 2010 г. Ученый секретарь совета

доктор технических наук, профессор wfiU&li&M Калентьев A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Современный уровень развития автоматики и вычислительной техники создал широкие предпосылки для существенного улучшения потребительских качеств опто-электронных цифровых преобразователях перемещений (ОЦПП), включая изготовление первичных преобразователей (ПП) с высокой разрешающей способностью и компактных электронных узлов обработки цифровых данных. В основу созданного многообразия моделей и конструкций ОЦПП положены результаты научных исследований отечественных и зарубежных ученых Гитиса Э.И., Гречишникова В.М., Домраче-ва В.Г., Конюхова Н.Е., Косинского A.B., Леоновича Г.И., Матюнина С.А., Миронен-ко A.B., Новицкого П.В., Осадчего Е.П., Преснухина J1.H., Прохорова С.А., Свечнико-ва C.B., Сойфера В.А., Шаповалова В.М., Шляндина В.М., Якушенкова Ю.Г., Bergholm F., Bhanu В., Huang Y.S., Okosi T.I., Shu C.Y., Tcheo P.C. и др. Первостепенное внимание конструированию ОЦПП уделяют отечественные и мировые лидеры оптического приборостроения: ЛОМО, ЛИТМО, НПО «Авангард», СКБ ИС, СКБ ИРФЭ, Elcis, Leine&Linde, M.C.B., Tamagawa Seiki, Sony, Siemens, TM, Megetron, Motorolla, IEI Technology, Fraba Posital, Kuebler, Omron, Pepperl+Fuchs, Balluff, Heidenhain, Honeywell и др.

Существенной причиной, сдерживающей практическую реализацию ОЦПП для жестких условий эксплуатации, является значительное ухудшение метрологических показателей при виброударных воздействиях, больших перепадах температуры окружающей среды, сильных электромагнитных полях и других дестабилизирующих факторах. Введение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) между ПП и электронным блоком обработки функции преобразования перемещения (ФПП) ПП, применение конструктивной компенсации и алгоритмических методов коррекции доминирующих инструментальных погрешностей (ИП) в значительной степени решают проблему стабилизации параметров ОЦПП. Вместе с тем, стремительный рост требований к чувствительности и точности преобразователей ведет к тому, что, например, в преобразователях угловых перемещений период следования и ширина отверстий кодирующих шкал (КШ), а также размеры считывающих элементов (СчЭ) приближаются в линейных величинах к уровню 1 мкм при сравнительно больших диаметрах кодирующих дисков (100-150 мм). Соответственно возрастают значения ИП, вызванные комплексным характером воздействия внешних дестабилизирующих факторов (ВДФ), приводящих к стохастическим пространственным эволюциям и деформациям КШ, которые в совокупности с дифракцией света на отверстиях КШ существенно искажают ФПП.

Потребность в создании ОЦПП, обеспечивающих заданную точность преобразования в условиях комплексного характера воздействия ВДФ и дифракции света, определяет актуальность поиска новых и совершенствования известных путей повышения точности и стабильности преобразователей.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы», проект №10в-Б001-053 2008 г.

Цель работы. Разработка и теоретическое обоснование методики и структурно-алгоритмических средств комплексной автокоррекции инструментальных погрешно-

стей первичного преобразователя ОЦПП, вызванных расширением диапазона параметров внешних дестабилизирующих факторов.

В соответствии с целью определены следующие задачи исследования:

1) провести теоретический анализ функционирования первичного преобразователя ОЦПП с встроенной ВОЛС;

2) исследовать с применением методов математического моделирования искажения ФПП ПП, вызванные пространственными эволюциями и деформацией КШ, вследствие воздействия ВДФ в расширенном диапазоне параметров и дифракцией света на отверстиях КШ;

3) разработать структурные схемы ОЦПП с реализацией различных приемов и алгоритмов комплексной коррекции инструментальных погрешностей ПП, вызванных ВДФ и дифракцией света на отверстиях КШ;

4) провести экспериментальные и метрологические исследования разработанных ОЦПП, оценить эффективность применяемых методов и алгоритмов комплексной коррекции инструментальных погрешностей ПП, вызванных ВДФ.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы интегрального и дифференциального исчисления, аналитической геометрии, планиметрии, теории Я-функций, теории волновой оптики, математического моделирования.

Научная новизна диссертационной работы заключаются в следующем:

1) разработана математическая модель ПП с волоконно-оптическим интерфейсом, учитывающая комплексный характер влияния пространственных эволюций и деформации КШ, дифракции света на отверстиях КШ, функции пропускания оптической системы на форму и линейность ФПП;

2) разработаны и теоретически обоснованы структурно-алгоритмические и конструктивные средства линеаризации ФПП на основе выбора спектров источников излучения, введения интерференционных светофильтров в модулирующее сопряжение, изменения геометрической формы отверстий КШ и СчЭ, введения дополнительных каналов измерения, функциональной обработки ФПП;

3) разработана методика оценки эффективности применяемых приемов и алгоритмов коррекции инструментальных погрешностей, основанная на анализе изменения гистограмм распределения погрешности ФПП при расширении диапазона параметров ВДФ.

Практическая ценность

1) Разработанные методика и система моделирования ФПП позволяют на этапе проектирования ОЦПП произвести численную оценку ИП, вызываемых комплексным характером воздействия ВДФ на ПП и дифракцией света на отверстиях КШ.

2) Результаты моделирования и анализа ФПП могут применяться при разработке новых и совершенствовании известных структурных схем ОЦПП и конструкций ПП с волоконно-оптическим интерфейсом. В результате введения в двухотсчетный преобразователь угловых перемещений ПП-14 с амплитудной интерполяцией ФПП (число разрядов в каналах грубого и точного отсчета: л/о=9, «го=5) канала коррекции погрешностей, функционально связанных с пространственными эволюциями кодового диска, погрешность преобразования /1а=±(35"...2'30"), близкая к заданной (Ла=±52"), обеспечивается при воздействии на корпус ПП вибрации с пара-

метрами: tf=1...12g, /"=10...2000 Гц. При вибровоздействии без коррекции Ла=±(Г24"...8'30").

3) Методика оценки эффективности применяемых методов и алгоритмов коррекции инструментальных погрешностей позволяет произвести рациональный выбор и доработку структурных схем ОЦПП и конструкций ПП для работы в расширенном диапазоне параметров ВДФ. Положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель ПП, учитывающая пространственные эволюции и деформацию КШ, вызванные ВДФ, и дифракцию света на отверстиях КШ, и полученные на её основе рекомендации по коррекции инструментальных погрешностей ОЦПП с амплитудной и спектральной интерполяцией ФПП;

2) структурные схемы ОЦПП с амплитудной и спектральной интерполяцией ФПП, в которых реализованы структурно-алгоритмические и конструктивные приемы комплексной автокоррекции инструментальных погрешностей ПП, вызванных ВДФ, дифракцией света на отверстиях КШ и деградацией энергетических параметров источников и приемников излучения;

3) методика оценки эффективности применяемых методов и алгоритмов комплексной автокоррекции инструментальных погрешностей ПП, вызванных расширением диапазона ВДФ.

Внедрение результатов работы. Разработанная в диссертационной работе методика анализа ФПП внедрена в НИИФИ (г. Пенза), ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара), в учебном процессе в Самарском государственном аэрокосмическом университете и в Самарском государственном техническом университете.

Достоверность результатов основана на обосновании принятых при разработке ОЦПП математических моделей и подтверждается сравнением с имеющимися экспериментальными данными и опубликованными теоретическими результатами.

Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на Международных научно-технических конференциях: «Датчики и системы», г. Пенза, 2005; «Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования информационных и электронных технологий в инновационных проектах» (Инноватика - 2007), г. Сочи; на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиолокации и телекоммуникаций», г. Самара, 2008.

Вклад автора. Результаты исследования, изложенные в диссертации, получены автором лично. В частности, лично автором разработана модель ПП с применением методов вычислительного эксперимента, проведен комплексный анализ ФПП при воздействии ВДФ и дифракции света на отверстиях КШ, получены рекомендации по линеаризации ФПП и разработаны структурные схемы ОЦПП с комплексной автокоррекцией ИП, вызванных виброударными воздействиями, дифракцией света на отверстиях КШ и деградацией энергетических параметров источников и приемников излучения. Автором изготовлены экспериментальные образцы ПП и элементы корректирующих устройств, реализующих разработанные алгоритмы коррекции, и проведено их экспериментальное исследование.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 9 работ, из них 3 статьи - в изданиях, определенных ВАК РФ; 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 134 наименований, перечня основных сокращений, изложенных на 149 страницах машинописного текста, принятых в работе, приложений, содержит 79 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, определена цель работы, изложена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе принятой классификации и обобщенной структурной схемы ОЦПП дается обзор и характеристика функционирования узлов и элементов ПП с волоконно-оптическим интерфейсом в условиях воздействия ВДФ, изложены структура исследований и методология решения поставленных задач.

Разработаны модели влияния параметров ВДФ на ПП, построенные по различным структурно-конструктивным схемам. Выделены и оценены доминирующие факторы: виброударные и линейные нагрузки, температурная деформация КШ, износ направляющих в кинематическом звене. Энергетические потери обусловлены, в основном, влиянием ВДФ на оптическую систему, кинематическое звено, ВОЛС, деградацией энергетических параметров источников излучения и фотоприемников. Проведен анализ известных методов и алгоритмов коррекции ИП, вызванных ВДФ. Определена необходимость учета комплексного характера воздействия ВДФ и дифракции света на отверстиях КШ при поиске эффективных решений, направленных на повышение стабильности и точности преобразования.

Вторая глава посвящена математическому описанию ПП с волоконно-оптическим интерфейсом.

ПП может строиться по нескольким структурным схемам и включать N=1, 2, 3,.../...каналов. Свет от одного или нескольких ИИ, находящихся в электронном блоке, через подводящие оптические волокна (ОВ подается в ПП, содержащий формирователи световых потоков (ФСП7), перемещающуюся КШ, которая оптически сопряжена с неподвижными оптическими СчЭ, (рис.1).

В модулирующем сопряжении (МС) к-го отверстия КШ и СчЭ, осуществляется модуляция заданных параметров светового потока, коррелированная с перемещением а КШ. Оптическая система канала разделяется на подводящую (ОС1у) и отводящую (ОС2,) световой поток части и может включать специализированные волоконно-оптические элементы и устройства, оптические линзы, спектроформирующие элементы. Модулированные световые потоки с выходов СчЭ, подаются на выводящие ОВ2,.

Световой поток от /-го СчЭ, подающийся через ОВ на фотоприемник, зависит от нескольких основных аргументов и коэффициентов:

Фф(а)= ФоI а, Пь 8ПК ¿8; Х> АЛ, Лк, АЛк, А, г]к, у^ущщ, (1)

где Ф0] - немодулированный световой поток от ИИ; Н]к(■) - безразмерная функция преобразования в модулирующем сопряженииу'-го СчЭ и ¿-го отверстия (метки) КШ; а - перемещение объекта, соединенного с КШ; Г2к, 80к - геометрическая область и искажение формы ¿-го отверстия КШ; ¿5} - геометрическая область и искажение формыу'-го СчЭ; А - базовое расстояние между КШ и СчЭ; Л/, АЛ] - центральная длина волны и ширина спектра оптического излучения; А*, АЛк - центральная длина волны и ширина спектра полосы пропускания ¿-го отверстия КШ; е,*, у/к - векторы смещения и угла поворота ¿-го отверстия КШ относительно у'-го СчЭ вследствие воздействия ВДФ; W2j - коэффициенты передачи автономных или общих участков волокна ОВ1у и ОВ2, с учетом потерь на соединениях, и>у - коэффициент передачи ФСП (с учетом расстояния И\ - между ФСП и КШ), ОС17 и О С 2, (с учетом технологических зазоров).

В канале точного отсчета двухотсчетных ОЦПП линейные размеры СчЭ (ширина ас, высота Ьс) и меток (ам, Ъм) КШ в большинстве вариантов совпадают: ам=ас=а=а(/2=(10..ЛОО)Л0; ЬС<ЬМ, где Л - центральная длина волны излучения, ао -период разметки КШ. Базовое расстояние между КШ и СчЭ обусловлено прецизионностью применяемых кинематических звеньев, условиями эксплуатации и находится в пределах /)=(5...200)Ло Функция преобразования перемещения Н)к основана на интегрировании функции распределения интенсивности 1Р]к светового потока от к-го отверстия КШ как функции перемещения в пределах а=0...а0 по считывающей поверхно-

ФПП <57/(а)=Н(а)1-Н(а)2 7

Идеальная ФПП Н0(а), предназначенная для амплитудной интерполяции в двухот-ечетном ОЦПП, представляет собой линейно возрастающую до а=а</2 и линейно убывающую после а=а^2 функцию (рис. 26, линия 1). Несовершенство технологии изготовления ПП и воздействие ВДФ приводят к отклонению геометрических параметров меток и СчЭ от идеальных и к дополнительному пространственному смещению меток КШ относительно СчЭ в МС. В этом случае ФПП без учета дифракции представляет собой уравнение

Общая формула для ФПП с учетом воздействия ВДФ и дифракции света для согласованных по спектру ИИ, КШ и СчЭ имеет вид (рис.2а, 26, линия 2)

Н(а,0,5,Я,ДА,И,е,у) = 1 \шс{Х,У) ■/,(а,Х,х,У,у,г,2,Я,АЛ,И,е,у)<Ш. ,

(2)

[1 при{Х,Пе5 ,

где ас(Х,У) = •! {X У} 5 " ФУНКЦИЯ РаспРеДеления коэффициента передачи

СчЭ по считывающей поверхности Р; <13„ - проекция элемента СчЭ (к на плоскость Р, нормальную к направлению падения светового луча; X У 2- система координат считывающей поверхности, привязанная к области 5 СчЭ; х у г - система координат КШ, привязанная к области метки О;

ь

1р{а,Х,х,У,у,2,г,Л,ЬХ,И,г,у) = \&(Хрр(Х,х,У,у,2,г,а,Х,Къ,т\ с1Я (3)

- интенсивность света в точке р на считывающей поверхности Р; ©(Я) - нормированная спектральная функция источника излучения (НСФ), определяющая спектр ЛЯ излучения;

ир(Х,х,У,у,1,г,а,Я,к,Е,у) - амплитуда дифрагированной волны в точке р наблюдения, определяемая в соответствии с известными выражениями для дифракции Френеля в приближении Кирхгофа на широких отверстиях, близких к прямоугольным, при перекосе и смещении отверстия КШ относительно СчЭ.

При прохождении светового потока через МС с функцией спектральной модуляции ФПП может формироваться в трех типовых вариантах:

- аналоговый сигнал, пропорциональный смещению нормированной функции пропускания (НФП) МС 7^с[А(а)], привязанной к перемещению а, относительно

нормированной спектральной функции ИИ <Э(Л): Н(Х,а) = 0(Л)ПГА}с[/1(а)];

- унарный или двоичный код перемещения на основе сочетания N = 2" или п спектральных составляющих, определяемого топологией МС и привязанного к перемещению а;

- комбинированная функция на основе сочетания М канальных спектральных составляющих, каждая из которых является аналоговым сигналом.

Для описания геометрических параметров меток О(а) и СчЭ 5 и искажения их формы {80, 38с) вследствие воздействия ВДФ применены удобные для численного моделирования формулы, базирующиеся на логико-геометрическом аппарате Я-функций и планиметрии.

Определены условия, учитывающие коэффициенты и' 1р и му, при которых достигается обеспечение энергетических параметров сигнала, достаточных для получения заданной информационной емкости Л^о канала точного отсчета при амплитудной интерполяции ФПП.

Для оценки функции пропускания МС с узкополосным интерференционным светофильтром (УИС) между КШ и СчЭ разработана приближенная модель энергетической нормированной функции пропускания фильтра для каждой точки р на считывающей поверхности, которая имеет вид

Н + D-cos{ Bva ■ cos

<Pr + 0,0 + arctg\

(4)

(5)

где фу - начальный угол преломления излучения в резонансном слое УИС; 9уй -угол установки УИС относительно СчЭ; Н, D, В - конструктивные параметры фильтра, определяющие характеристики пропускания (ширина полосы, крутизна спектральной характеристики); v0=c/Xa- центральная частота излучения; arctg[Л'/(Z-2)] = 0t. -

угол наклона световых лучей в точке р при дифракции на краях отверстия; X - координата точки р на плоскости считывания; Z - z = h.

Интенсивность света в точке р для определения ФПП по формуле (2) в этом случае записывается как

ITp (а, X, х, Y, у, Z,X, АЛ, h, £, у ,<рг,вго) =

= Jr/ (1,гр{,вп),X,Z)0(Лур(а,Х,х,Y,у,Z,Я,ЛЯ,h,z,y)dl ' Л

Модель показывает высокую сходимость с экспериментальными данными при узких щелях, а для широких отверстий (ам > h/5 »До) модель дает хорошее совпадение

значений 5ат в точках перемещения а=О, aj2, Oq.

Ha основе полученных математических выражений разработана автоматизированная система моделирования и анализа ФПП (АСМАФПП).

В третьей главе исследуется ФПП (2) при различных типах источников излучения, анализируются искажения ФПП, как безразмерной функции

SH(a) = SHjk (а) = Hjk(а)- Я0 (а) = Ща) = Аа(а)/а0 (6)

В вариантах Hjt (а) = Hjk (X, Г,а,с,7) И HJk(a) = Hjk(a,nk,Snk,SJ,SSj,X,ts.Ä,h,e,y^ и максимальные амплитуды осцилляций SHm =8ат при а ~ 0, а„ / 2, а0, обусловленные комплексным характером воздействия ВДФ и дифракции света на отверстиях КШ, оценивается возможность линеаризации ФПП путем выбора спектра излучения, функции пропускания ОС, параметров отверстий КШ и СчЭ, вводом дополнительных каналов измерения.

Воздействие ВДФ имитировалось:

- перекосом и смещением меток КШ (ух, уу, уъ ех, £>: £z) относительно СчЭ в статическом и динамическом режимах;

- изменением средней ширины меток КШ относительно средней ширины СчЭ:

Т = (П + <Ю)/(5 + 55) = (ам0 +SaJ/(ac0 +Sac) при Ъ^ЬС.

При монохроматическом ИИ наиболее выражены быстрые осцилляции ФПП, вызванные микросмещением Ah=Sz по оси Z. С монотонным ростом Ah в пределах Х0 наблюдается периодическое изменение угла наклона ß(h,X) средней линии функции

8а(а), которая в точках экстремумов возрастает до 0,025...0,04 при ао=(80... 100)Хо, Хо=550...1500 нм.

Формируя спектр излучения из 2-х и более монохроматических ИИ, можно подобрать значения А,, при которых осцилляции в точках экстремумов находятся в проти-вофазе, а угол ß наклона средней линии функции 8а(а) сохраняет значение ß{h,\,A2...,Äi,...Äll)< ß^ в пределах некоторого осевого люфта КШ |д/;Ли|. При моделировании двух монохроматических ИИ, работающих на Лх =550 нм и Яг =1100 нм достигнуто значение 5ат <(3...8)10~3 при A = ^±AAA)„=95...105 мкм. С ростом \А h/ctol линеаризация ФПП за счет подбора A¡ и ширины отверстий КШ становится неэффективной, так как при расширении спектра излучения, начиная с \А A/aJalO'4, происходит автокомпенсация угла ß(h) и вызванной им быстросциллирующей составляющей погрешности Sa(a,h,X)- Поэтому для оценки нелинейности ФПП при относительно широкополосных ИИ исследовалось воздействие ВДФ на значение Sam в точках близких к значениям перемещения: а= 0, aJ2, ао , где наблюдается максимальное значение амплитуды осцилляций.

Погрешность ФПП вследствие перекоса уу КШ относительно СчЭ слабо зависит от АЛ (рис. 3,а) и характеризуется сужением и нарушением симметрии ФПП. Погреш-

а) б)

Рисунок 3 - Влияние перекоса КШ уу на максимальную погрешность ФПП <5ат: а) зависимость дат(уу) при А=0 и 100 мкм, Д/.=1... 60 нм, 7-1; б) зависимость 5а„ (уу), А=соп51, Г= 1

По мере увеличения А и уу разброс значений дат(уг) достигает 0,03...0,08 при Уу =1°...1°30' и далее асимптотически идет на убыль, если А>ао=(30...40)Ло (рис.3,б). При расстоянии А<(1 ...3)а0 (широкая метка) погрешность дат(уу) резко возрастает до 0,14 при уу =2°. Так как изменение АЛ и Г не дает уменьшения 5ат, то требуются алгоритмические методы линеаризации ФПП и выбор А220Ло. Погрешность дат вследствие перекоса ух и смещения ¿> метки уменьшается в 2..5 раз за счет выполнения условия Ьс = Ъ[ < Ь» - 2Дй, где АЬ - область с максимальными осцилляциями ФПП по оси К (см. рис. 2,а). При перекосе ух и у2 выбор Ьс = Ь'с минимизирует дифракционную со-

ставляющую да,„, однако не компенсирует геометрическую составляющую погрешности ФПП. При сужении ам до абсолютных величин 1...5 мкм необходимо учитывать отношение ширины метки и СчЭ T=ajac. Анализ 5ат(Т, И) при И=(8..Л60)Ло, и уу =0°, 2°30' с изменением отношения Т в пределах 0,94... 1,06 показывает, что при уменьшении Тс 1 до 0,96 и увеличении с 1 до 1,04 погрешность 5ат уменьшается в 1,1...2 раза в зависимости от И. Сужение и расширение меток КШ на 1..3% ведет к уменьшению осцилляции в точках изменения направления ФПП. При дальнейшем изменении Т погрешность Sam определяется геометрической проекцией метки на поверхность СчЭ.

Введение УИС между КШ и СчЭ уменьшает амплитуду осцилляции 1Р в точках, близких к а=0, «о/2, Оо (рис. 4). Изменение параметра D, определяющего крутизну НФП, при различных значениях yY, ух и h существенно влияет на амплитуду осцилля-ций (уменьшение в 1.2...3 раза), но не изменяет их характер. В частности, максимальные значения отклонений ФПП от идеальной наблюдаются в основаниях и вершинах ФПП. Поэтому применение УИС в качестве корректирующих элементов имеет ограничение, которое можно частично устранить сочетанием с алгоритмическими методами коррекции и выбором расстояния h (рис. 5).

Рисунок 4 - Распределение интенсивности по Рисунок 5 - Зависимости 8ат(Ь.) при различных оси X СчЭ значениях уу до и после введения УИС (вуо=3°)

В четвертой главе описаны разработанные структурные схемы ОЦПП с встроенными ВОЛС, в которых применена коррекция погрешностей ПП, вызванных воздействием ВДФ с учетом дифракции света на отверстиях КШ и деградацией энергетических параметров ИИ и ФПУ.

Установка в МС дополнительных каналов измерения расстояния к=к0+ЛИ, углов уу и ух между КШ и СчЭ позволяет осуществлять ввод в код перемещения поправок, которые формируются в виде матриц типа ёа(И, а), да(уу, а,) За(уу, И, а), ¿а(уг, ух, А, а), учитывающих дифракционные искажения ФПП. Разработана структурная схема преобразователя угловых перемещений с применением дополнительных волоконно-оптических каналов измерения АН и уу , которая позволяет произвести оцифровку Лк и уг с погрешностью 3...5%. В памяти канала коррекции по значениям /у, И и а на этапе калибровки формируется таблица поправок, которая снижает Зат в >3 раза.

Нанесение на КШ опорной дорожки позволяет реализовать алгоритм адаптивной подстройки коэффициента усиления ку сигнала на выходе ФПУ. В соответствии с алгоритмом начальное значение светового потока от ИИ устанавливается на уровне Фо<Ф0 max и изменяется при пространственных эволюциях КШ, снижении чувствительности ФПУ и ухудшении пропускания светового потока в BOJIC и ОС вследствие воздействия ВДФ. В результате достигается увеличение срока эксплуатации преобразователя до замены ИИ и ФПУ, компенсация мультипликативных и аддитивных помех на выходе ФПУ, уменьшение в 2...5 раз коэффициента нелинейности ФПП.

КШ из периодически повторяющихся комбинаций УИС выполняет функции спектральной и амплитудной интерполяции, а также линеаризации ФПП. Разработан тип КШ, реализующий алгоритм выбора из трех ФПП участков с минимальным значением дат.

С целью улучшения энергетической эффективности и помехоустойчивости оптического сигнала, определяемых шириной спектра и значением ам, разработана нони-усная шкала из широкополосных фильтров (ШПФ) Ф,, ;=1 ...N, с высокой точностью нанесения границ (рис. 6). КШ выполнятся из периодически нанесенных групп из N= 2" (п=2, 3, 4,...) ШПФ. Ширина каждого фильтра равна ширине СчЭ аФ =ам = ас =а012. Фильтры смещены вдоль шкал а и Я на iAaHC=iaJN и 1АЛ„

ЧАЯнсо/N, где Я„о - часть диапазона спектра, предназначенная для кодирования перемещения, /',/=1,2,3...jV. Спектр ИИ равен А1ИИ=АХЬ-\NAX„c0. При этом полоса пропускания (ППФ,) каждого ШПФ ДА,»ДЯ„0. Коэффициент пропускания комбинации фильтров Т1 (/Да,) = PJ Т1 - Л,,), / е Ц, соответствует одной из N комбинаций.

ли

л.

дх,

дх,

л,

As

лх.

¿я.

м,

Рисунок 6 - Формирование нониусной КШ из широкополосных светофильтров: а) структура нониусной шкалы из сочетаний фильтров для п=3; б) пример формирования полосы пропускания системы из восьми фильтров

В пятом разделе проведена оценка адекватности математической модели, изложена методика оценки эффективности применяемых методов стабилизации параметров ПП на основе анализа изменения погрешности ФПП при воздействии ВДФ до и после ввода коррекции; приведены результаты экспериментальных исследований.

В качестве исследуемого и дорабатываемого устройства использовался преобразователь углового перемещения ОЦПП ПП-14 с волоконно-оптическим интерфейсом, разработанный в ОНИЛ-5 и НИЛ-47 (табл. 1). Для детализированной оценки влияния предельных значений ВДФ на канал ТО использовалась экспериментальная установка, содержащая источник излучения АЛ 107А (Я0=945 нм, А1Ш{=25 нм), оптическую систему, образцы регулируемых щелей, набор оптических фильтров, механический узел для реализации пространственных эволюций щели, бескорпусная камера УАС-135 с разрешением 1280x1024 пкс, сопряженная с персональным компьютером.

Таблица 1 - Основные технические характеристики преобразователей ПП-14 и ПП-14Э

Параметр ПП-14 (базовый) ПП-14Э (доработанный)

Диапазон преобразования, град 0...360 0...360

Информационная емкость, бит (грубого/точного отсчетов) 14 (9/5) 14 (9/5)

Разрешающая способность, град 1*21" 1*21"

Источники света/ фотоприемники LED16/ PD24 LED16/ PD24

Диапазон частот вибровоздействия, Гц 50...2000 50...2000

Диапазон ускорений вибровоздействий, g 0...12 0...12

Диапазон корректируемых значений радиального и осевого смещения КШ, мм - +0,02

Относительная погрешность канала коррекции, % - 4,3

Максимальная погрешность преобразования при ВУВ, град ±8'19" ±1'7"

Потребляемая мощность, Вт 9,9 12

Вес оптомеханического узла, кг 0,41 0,45

Габариты оптомеханического/ электронного узлов, мм 040x75/100x50x40 040x75/100x50x40

Рабочий диапазон температур, С" -45 -+60 -45 -+60

При введении в ПП различных значений составляющих векторов еиу, искажений SaM и 5ас результаты экспериментов и математического моделирования имеют расходимость <8%. На рисунке 7 показан пример ФПП при перекосе щели у2 = 2° по результатам натурного эксперимента, ее расхождение с дифракционной и геометрической моделями (линия 3) в диапазоне перемещения 0...0,5ао (а0=ЮО мкм).

Для ОЦПП эффективность коррекции определяется из выражения:

„ АР -ДмЛ-=

V,

щ

где IVI, IV2 — ресурс, затрачиваемый на функционирование ОЦПП до и после введения коррекции, соответственно; Рь Р2 - вероятность Р(5а<аш) нахождения погрешности ОЦПП в пределах акв (кванта младшего разряда кода перемещения) до и после введения коррекции, соответственно.

На рисунке 8 показаны примеры гистограмм по параметру ¿а(И), полученные расчетным и экспериментальным путями при исследовании преобразователя ПП-14Э при выключенном и включенном канале коррекции в условиях виброударных воздействий (ВУВ).

а) б)

Рисунок 7 - Функция преобразования перемещения (а) и погрешность преобразования (б), полученные в результате вычислительного (линия 1), натурного (линия 2) эксперимента

-0 095 -0,032 0 0032 0.095 5(Х -0095 -0.032 0 0032 0,095 8а.

а) б)

Рисунок 8 - Гистограмма распределения да до (а) и после (б) введения коррекции по да(Ь) при расширенном диапазоне параметров ВУВ (▼ - экспериментальные данные)

Эффективность коррекции определялась по значениям и г 2, полученным в результате обработки гистограмм распределения погрешности да, и оценке ресурса, основанной на методе удельных весов.

При отсутствии внешних воздействий погрешность преобразования Аа=±52". Вибровоздействия (a=l..Л2g, ^=50...2000 Гц) увеличивают погрешность до 4а=±(Г24"...8'30"). В ПП встраивался канал коррекции погрешности, основанный на измерении ех и еу. Сигналы подавались на два 4-разрядных АЦП, формирующих адрес для ПЗУ канала коррекции. В ПЗУ вводился массив поправок по результатам калибровки, осуществляемой при фиксированных значениях кода Иа до и после воздействия предельных линейных и угловых нагрузок. В результате введения коррекции погрешность при вибровоздействиях уменьшилась в 1,5...7,4 раза при увеличении веса ПП на 9,7% и потребляемой мощности на 21%. Эффективность коррекции составляет £д-о/,=0,56...0,82 в зависимости от параметров ВУВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана математическая модель ПП с волоконно-оптическим интерфейсом, учитывающая комплексный характер влияния пространственных эволюции и деформации КШ, типа источника излучения, функции пропускания оптической системы и

дифракции света на отверстиях КШ на форму и линейность ФПП. Определены условия, при которых достигается обеспечение энергетических параметров сигнала, достаточных для получения заданной информационной емкости канала точного отсчета при амплитудной и спектральной интерполяции ФПП. С использованием модели разработана автоматизированная система моделирования и анализа ФПП.

2. Получены зависимости погрешности преобразования от расстояния и перекоса КШ относительно СчЭ, вызванных комплексным воздействием ВДФ в расширенном диапазоне значений, спектральных параметров ИИ и оптической системы. Выявлена целесообразность применения структурно-алгоритмических методов коррекции погрешности преобразования перемещения, учитывающих дифракцию света на отверстиях КШ.

3. Разработаны структурные схемы и алгоритмы функционирования ОЦПП с механическими, оптическими и электронными средствами комплексной автокоррекции погрешности преобразования, вызванной воздействием ВДФ и дифракцией света. Реализация метода вспомогательных измерений перекоса и смещения КШ уменьшает погрешность преобразования в >3 раза. Введение опорной дорожки КШ для адаптивной подстройки выходной мощности ИИ уменьшает в 2...5 раз коэффициент нелинейности ФПП. Введение УИС в MC уменьшает осцилляции ФПП в 1,4...3 раза. Формирование КШ из набора УИС, вычленяющих из ФПП участки с минимальной нелинейностью, позволяет уменьшить 8ат в 4...5 раз. Исполнение нониусной шкалы из ШПФ с aM=aJ2 наряду с линеаризацией ФПП позволяет получить помехоустойчивый код перемещения, в котором каждому кванту шкалы Аан соответствует комбинация из функций пропускания нескольких фильтров.

4. Разработана методика оценки эффективности применяемых приемов и алгоритмов коррекции погрешности ФПП, основанная на анализе изменения гистограмм распределения да. Основные положения и результаты математического моделирования подтверждены результатами физических экспериментов на макетах и опытных образцах ОЦПП. Проведены вычислительные и натурные эксперименты, оценивающие эффективность коррекции при вибровоздействиях (а=\... 12g, _F=50...2000 Гц). Введение в преобразователь угловых перемещений ПП-14 (погрешность при отсутствии ВДФ Аа=±52") канала коррекции по параметру Ah в двух смещенных на 90° по кромке кодового диска точках снижает погрешность преобразования при воздействии ВДФ с ¿1а=±(1'24"...8'30") до Аа=±(35"...2'30"). Эффективность коррекции £кчр=0,56...0,82.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, определённых ВАК:

1. Токмак, П.Л. Математическая модель оптоэлектронного цифрового преобразователя перемещения в код с автокоррекцией погрешности преобразования, вызванной биениями кодирующей шкалы /Леонович Г.И., Токмак П.Л., Рощупкин М.С. // Вестник СГАУ, 2007, №1, с. 201-206.

2. Токмак, П.Л. Интеллектуальные оптоэлектронные преобразователи перемещения на основе аналоговых оптомеханических сенсоров / Леонович Г.И., Токмак П.Л., Луганский Э.С. // Известия Самарского научного центра РАН, 2007, №3, т.9,с.729-738.

3. Токмак, П.Л. Спектральное и спектрально-модовое кодирование сигналов в оптоэлек-тронных преобразователях перемещения с волоконно-оптическими каналами передачи ин-

формации / Леонович Г.И., Матюнин С.А., Токмак П. Л., Луганский Э.С. // Известия Самарского научного центра РАН, 2007, №3, т.9, с. 739 - 748.

Статьи, опубликованные в других журналах и изданиях

4. Токмак, П.Л. Математическая модель оптоэлектронного цифрового преобразователя перемещения в код с автокоррекцией погрешности преобразования, вызванной перекосом и биениями кодирующей шкалы в направляющих перемещениях // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций: Матер. Всерос. науч.-техн. конф. - Самара: СГАУ, 2008.-C.124-130.

5. Токмак, П.Л. Оптоэлектронные цифровые преобразователи перемещений с волоконно-оптическими линиями связи для применения в SCADA - системах / Леонович Г.И., Токмак ПЛ., Соловьев В.И.// Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций: Матер. Всерос. науч.-техн. конф. - Самара: СГАУ, 2008.-С.28-31.

6. Токмак, П.Л. Повышение информационной ёмкости мультисенсорных оптоэлектрон-ных цифровых преобразователей перемещений с волновым уплотнением каналов при передаче информации по ВОЛС на удаленный контроллер Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций: Матер. Всерос. науч.-техн. конф. - Самара: СГАУ, 2008.-C.13-19.

Тезисы докладов

7. Токмак, П.Л. Автоматизированная система моделирования и анализа функции отклика в оптоэлектронных цифровых преобразователях перемещения - АСМФО. /Леонович Г.И., Токмак П.Л., Юнгов Ю.Н., Рощупкин М.С., Луганский Э.С.// «Датчики и системы -2005»: Матер, докл. Междунар. науч.-техн. конф. -Пенза, 2005г.,с.75,76.

8. Токмак, П.Л. Топологический синтез рисунков модулирующих шкал и считывающих элементов оптоэлектронных преобразователей перемещения с учетом дифракции структурированного по спектру светового потока / Леонович Г.И., Токмак П. Л., Луганский Э.С., Ли-вочкина H.A.// Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования информационных и электронных технологий в инновационных проектах «Инноватика -2007»: Матер. Междунар. науч.-техн. конф. - Москва-Сочи 1-12 октября 2007 г., стр. 4, 5.

9. Токмак, П. Л. Функциональное и структурное резервирование элементов оптоэлектронных преобразователей перемещения с волоконно-оптическими линями связи. / Леонович Г.И., Токмак П. Л., Луганский Э.С., Ливочкина H.A. // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования информационных и электронных технологий в инновационных проектах «Инноватика -2007»: Матер. Междунар. науч.-техн. конф. - Москва-Сочи 1-12 октября 2007г., стр. 3, 4.

Свидетельства об интеллектуальной собственности

10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010612342 от 31 марта 2010г. Автоматизированная система моделирования и анализа функции преобразования перемещения оптоэлектронных цифровых преобразователей перемещений «АСМАФПП» / Авторы и правообладатели: Токмак П.Л., Леонович Г.И., Прохоров С.А.

Подписано в печать 06.04.10 г. тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета 443086, Самара, Московское шоссе, 34, СГАУ.

Список сокращений.

Введение.

1 Обзор и характеристика особенностей функционирования ОЦПП с встроенной волоконно-оптической линией связи в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов.

1.1 Обзор типовых структурных схем ОЦПП.

1.2 Особенности построения первичного преобразователя с волоконно-оптическим интерфейсом.

1.3 Источники дополнительных инструментальных погрешностей первичного преобразователя перемещения.

1.4 Методы коррекции инструментальной погрешности первичных преобразователей с волоконно-оптическим интерфейсом.

Выводы.

2 Математическое моделирование первичного преобразователя перемещения с волоконно-оптическим интерфейсом.

2.1 Обобщенная математическая модель первичного преобразователя перемещения с волоконно-оптическим интерфейсом.

2.2 Математическая модель оптического канала.

2.3 Геометрическая модель модулирующего сопряжения.

2.4 Дифракционная модель модулирующего сопряжения.

Выводы.

3 Анализ искажений функции преобразования перемещения, вызванных дестабилизирующими факторами и дифракцией света на отверстиях КШ.

3.1 Исследование искажений функции преобразования перемещения, вызванных воздействием внешних дестабилизирующих факторов при монохроматическом источнике излучения.

3.2 Исследование искажений функции преобразования перемещения, вызванных воздействием внешних дестабилизирующих факторов при некогерентном источнике излучения.

3.3 Исследование функции преобразования перемещения модулирующего сопряжения с узкополосными интерференционными светофильтрами между КШ и СчЭ.

Выводы.

4 Реализация методов коррекции погрешности преобразования, вызванной нелинейностью функции преобразования перемещения.

4.1 Реализации метода вспомогательных измерений.

4.2 Кодирующие и корректирующие устройства на основе узкополосных интерференционных светофильтров.

4.3 Мультисенсорные ОЦГТП.

Выводы.

5 Оценка эффективности коррекции погрешности первичного преобразователя, анализ результатов экспериментальных исследований.

5.1 Критерий эффективности коррекции погрешности первичного преобразователя.

5.2 Оценка эффективности коррекции инструментальных погрешностей на основе анализа гистограмм распределения погрешности функции преобразования перемещения.

5.3 Конструктивные особенности ОЦПП, результаты экспериментальных исследований.

5.3.1 Конструктивные особенности ГШ и оптического канала связи.

5.3.2 Технологические рекомендации по изготовлению первичного преобразователя.

5.3.3 Экспериментальные исследования.

Выводы.

Современный уровень развития автоматики и вычислительной техники создал широкие предпосылки для существенного улучшения потребительских качеств оптоэлектронных цифровых преобразователях перемещений (ОЦПП), включая изготовление первичных преобразователей (ПП) с высокой разрешающей способностью и компактных электронных узлов обработки цифровых данных. В основу созданного многообразия моделей и конструкций ОЦПП положены результаты научных исследований отечественных и зарубежных ученых Гитиса Э.И., Гречишникова В.М., Домрачева В.Г., Конюхова Н.Е., Косинского А.В., Леоновича Г.И., Матюнина С.А., Мироненко А.В., Новицкого П.В., Осадчего Е.П., Преснухина JI.H., Прохорова С.А., Свечникова С.В., Сойфера В.А., Шаповалова В.М., Шляндина В.М., Якушен-кова Ю.Г., Bergholm F., Bhanu В., Huang Y.S., Okosi T.I., Shu C.Y., Tcheo P.C. и др. Первостепенное внимание конструированию ОЦПП уделяют отечественные и мировые лидеры оптического приборостроения: JIOMO, ЛИТМО, НПО «Авангард», СКБ ИС, СКБ ИРФЭ, М.С.В., Tamagawa Seiki, Allen Bradley, Sony, Siemens, TM, Motorolla, IEI Technology, Fraba Posital, Kuebler, Omron, Pepperl+Fuchs, Balluff, Heidenhain и др. [34,39,42,44,56,57,69,71,74,77, 79,90,91,93,96,101,117,118,120,122-134].

Существенной причиной, сдерживающей практическую реализацию ОЦПП для жестких условий эксплуатации, является значительное ухудшение метрологических показателей при виброударных воздействиях, больших перепадах температуры окружающей среды, сильных электромагнитных полях и других дестабилизирующих факторах. Введение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) между ПП и электронным блоком обработки функции преобразования перемещения (ФПП) 1111, применение конструктивной компенсации и алгоритмических методов коррекции доминирующих инструментальных погрешностей (ИП) в значительной степени решают проблему стабилизации параметров ОЦПП. Вместе с тем, стремительный рост требований к чувствительности и точности преобразователей ведет к тому, что, например, в преобразователях угловых перемещений период следования и ширина отверстий кодирующих шкал (КШ), а также размеры считывающих элементов (СчЭ) приближаются в линейных величинах к уровню 1 мкм при сравнительно больших диаметрах кодирующих дисков (100-150 мм). Соответственно возрастают значения ИП, вызванные комплексным характером воздействия внешних дестабилизирующих факторов (ВДФ), приводящих к стохастическим пространственным эволюциям и деформациям КШ, которые в совокупности с дифракцией света на отверстиях КШ существенно искажают ФПП.

Потребность в создании ОЦПП, обеспечивающих заданную точность преобразования в условиях комплексного характера воздействия ВДФ и дифракции света, определяет актуальность поиска новых и совершенствования известных путей повышения точности и стабильности преобразователей.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы», проект №10в-Б001-053.

Цель работы. Разработка и теоретическое обоснование методики и структурно-алгоритмических средств комплексной автокоррекции инструментальных погрешностей первичного преобразователя ОЦПП, вызванных расширением диапазона параметров внешних дестабилизирующих факторов.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1) провести теоретический анализ функционирования первичного преобразователя ОЦПП с встроенной BOJIC;

2) исследовать с применением методов математического моделирования искажения ФПП ПП, вызванные пространственными эволюциями и деформацией КШ, вследствие воздействия ВДФ в расширенном диапазоне параметров и дифракцией света на отверстиях КШ;

3) разработать структурные схемы ОЦПП с реализацией различных приемов и алгоритмов коррекции инструментальных погрешностей 1111, вызванных ВДФ и дифракцией света на отверстиях КШ;

4) провести экспериментальные и метрологические исследования разработанных ОЦПП, оценить эффективность применяемых методов и алгоритмов коррекции инструментальных погрешностей ПП, вызванных ВДФ.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы интегрального и дифференциального исчисления, аналитической геометрии, планиметрии, теории R-функций, теории волновой оптики, математического моделирования.

Научная новизна диссертационной работы заключаются в следующем:

1) разработана математическая модель ПП с волоконно-оптическим интерфейсом, учитывающая комплексный характер влияния пространственных эволюций и деформации КШ, дифракции света на отверстиях КШ, функции пропускания оптической системы на форму и линейность ФПП;

2) разработаны структурно-алгоритмические и конструктивные способы линеаризации ФПП на основе выбора спектров источников излучения, введения узкополосных интерференционных светофильтров в модулирующее сопряжение, изменения геометрической формы отверстий КШ и СчЭ, введения дополнительных каналов измерения, функциональной обработки ФПП;

3) разработана методика оценки эффективности применяемых методов и алгоритмов коррекции инструментальных погрешностей, вызванных ВДФ, основанная на анализе изменения гистограмм распределения погрешности ФПП при расширении диапазона параметров ВДФ.

Практическая ценность

1) Разработанные методика и система моделирования ФПП позволяют на этапе проектирования ОЦПП произвести численную оценку ИП, вызываемых комплексным характером воздействия ВДФ на ПП и дифракцией света на отверстиях КШ.

2) Результаты моделирования и анализа ФПП могут применяться при разработке новых и совершенствовании известных структурных схем ОЦПП и конструкций 1111 с волоконно-оптическим интерфейсом. В результате введения в двухотсчетный преобразователь угловых перемещений ПП-14 с амплитудной интерполяцией ФПП (число разрядов в каналах грубого и точного отсчета: пГо=9, пто=5) канала коррекции погрешностей, функционально связанных с пространственными эволюциями кодового диска, погрешность преобразования Zlof=±(35".2'30"), близкая к заданной (Ла=±52"), обеспечивается при воздействии на корпус ПП вибрации с параметрами: a=1.12g, F—10. 2000 Гц. При вибровоздействии без коррекции Аа=±(1'24". .8'30").

3) Методика оценки эффективности применяемых методов и алгоритмов коррекции ИП позволяет произвести рациональный выбор и доработку структурных схем ОЦПП и конструкций ПП для работы в расширенном диапазоне параметров ВДФ.

Положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель ПП, учитывающая пространственные эволюции и деформацию КШ, вызванные ВДФ, и дифракцию света на отверстиях КШ, и полученные на её основе рекомендации по коррекции инструментальных погрешностей ОЦПП с амплитудной и спектральной интерполяцией ФПП;

2) структурные схемы ОЦПП с амплитудной и спектральной интерполяцией ФПП, в которых реализованы структурно-алгоритмические и конструктивные приемы комплексной автокоррекции инструментальных погрешностей 1111, вызванных ВДФ, дифракцией света на отверстиях КШ и деградацией энергетических параметров источников и приемников излучения;

3) методика оценки эффективности применяемых методов и алгоритмов комплексной автокоррекции ИП ПП, вызванных расширением диапазона ВДФ и дифракцией света на отверстиях КШ.

Внедрение результатов работы. Разработанная в диссертационной работе методика анализа ФПП внедрена в НИИФИ, ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс», в учебном процессе в Самарском государственном аэрокосмическом университете и в Самарском государственном техническом университете.

Достоверность результатов основана на обосновании принятых при разработке ОЦПП математических моделей и подтверждается сравнением с имеющимися экспериментальными данными и опубликованными теоретическими результатами.

Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на Международных научно-технических конференциях: «Датчики и системы», г. Пенза, 2005; «Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика - 2007), г. Сочи; на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций», г. Самара, 2008г.

Вклад автора. Результаты исследования, изложенные в диссертации, получены автором лично. В частности, лично автором разработана модель ПП с применением методов вычислительного эксперимента, проведен комплексный анализ ФПП при воздействии ВДФ и дифракции света на отверстиях КШ, получены рекомендации по линеаризации ФПП и разработаны структурные схемы ОЦПП с комплексной автокоррекцией ИП, вызванных вибро-ударньши воздействиями, дифракцией света на отверстиях КШ и деградацией энергетических параметров источников и приемников излучения. Автором изготовлены экспериментальные образцы ПП и элементы корректирующих устройств, реализующих разработанные алгоритмы коррекции, и проведено их экспериментальное исследование.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 9 работ, из них 3 — в изданиях, определенных ВАК РФ; 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, , списка использованных источников из 134 наименований, перечня основных сокращений, изложенных на 149 страницах машинописного текста, принятых в работе, приложений, содержит 79 рисунков и 4 таблицы.

Основные результаты, полученные в работе:

1. На основе принятой классификации анализа типовых структурных схем ОЦПП, разработана обобщенная структурная схема ОЦПП проведен теоретический анализ функционирования 1111 с волоконно-оптическим интерфейсом в условиях воздействия ВДФ. Выявлены основные источники ИП ПП. Выявлена целесообразность применения структурно-алгоритмических методов коррекции погрешности преобразования перемещения, учитывающих дифракцию света на отверстиях КШ.

2. Разработана математическая модель ПП с волоконно-оптическим интерфейсом, учитывающая комплексный характер влияния пространственных эволюций и деформации КШ, типа источника излучения, функции пропускания оптической системы и дифракции света на отверстиях КШ на форму и линейность ФПП. Определены условия, при которых достигается обеспечение энергетических параметров сигнала, достаточных для получения заданной информационной емкости канала точного отсчета при амплитудной и спектральной интерполяции ФПП. С использованием модели разработана автоматизированная система моделирования и анализа ФПП. В нее включены такие параметры, как спектральный состав излучения; пространственные, топологические и энергетические параметры источника и формирователя излучения, КШ и СчЭ; параметры ВДФ; износ КЗ.

3. Исследованы искажения ФПП, возникающие вследствие комплексного воздействия ВДФ в расширенном диапазоне параметров и дифракции света на отверстиях шкалы. В частности, исследовался характер ФПП при изменении расстояния и перекоса КШ относительно СчЭ, при вариациях отношения ширины метки к ширине СчЭ {Т = ам/асч ). В результате комплексного анализа ФПП определено, что наименьшие амплитуды осцилляции функции SoJ^KT.Yy) будут при /2=80. 1202, zU=30.60 нм, Т=0,98.0,99 и 1,01.1,02. Дальнейшее локальное увеличение АЛ в сторону инфракрасных волн ведет к незначительному увеличению амплитуды осцилляций (3.10%), а в сторону коротких волн - к уменьшению амплитуды, но к увеличению частоты осцилляций. Частота осцилляций определяет число точек интерполяции при формировании матрицы вводимых поправок. При этом с ростом центральной длины волны наблюдается уменьшение частоты и резкое увеличение амплитуды осцилляций. Определены приемы и алгоритмы повышения точности и стабильности 1111 путем выбора спектра излучения, геометрической формы отверстий КШ и СчЭ, введением дополнительных каналов преобразования.

4. Разработаны структурно-алгоритмические схемы ОЦПП с механическими, оптическими и электронными средствами коррекции погрешности преобразования, вызванной нелинейностью ФПП, в которых реализован метод вспомогательных измерений. Многомерная матрица поправок, учитывающая дифракционные искажения ФПП, вычисляется на этапе калибровки ОЦПП и позволяет внести ограниченное число точек интерполяции, обеспечивающие требуемую информационную способность точного отсчета. Полученный выигрыш от введения коррекции сопоставим с получением от 2 до 5 дополнительных двоичных разрядов (в зависимости от исходной информационной емкости преобразователя) без увеличения или с уменьшением габаритов ПП.

5. Разработана схема ОЦПП с адаптивным управлением мощностью излучения ИИ. В результате введения в КШ калибровочной дорожки полностью устраняются аддитивные и частично мультипликативные погрешности. Осуществляется автоподстройка коэффициента усиления ФПУ, основанная на оценке и сравнении мощности ИИ в прямом и измерительном каналах. Наибольший выигрыш (4-10- кратный) достигается при автокоррекции погрешности нелинейности ФПП, вызванной дифракцией и рассеянием света и не зависит от поперечных биений в плоскости перемещения. Схема реализует допусковый контроль по уровню мощности ИИ, что позволяет исключить ввод недостоверной информации из ПП при деградации и отказе.

6. Разработаны структурные схемы и алгоритмы функционирования ОЦПП с механическими, оптическими и электронными средствами комплексной автокоррекции погрешности преобразования, вызванной воздействием ВДФ и дифракцией света. Реализация метода вспомогательных измерений перекоса и смещения КШ уменьшает погрешность преобразования в >3 раза. Введение опорной дорожки КШ для адаптивной подстройки выходной мощности ИИ уменьшает в 2.5 раз коэффициент нелинейности ФПП. Введение УИС в МС уменьшает осцилляции ФПП в 1,4.3 раза. Формирование КШ из набора УИС, вычленяющих из ФПП участки с минимальной нелинейностью, позволяет уменьшить 8ат в 4.5 раз. Исполнение нониусной шкалы из ШПФ с ам=а$12 наряду с линеаризацией ФПП позволяет получить помехоустойчивый код перемещения, в котором каждому кванту шкалы Да,, соответствует комбинация из функций пропускания нескольких фильтров.

7. Разработана методика оценки эффективности применяемых приемов и алгоритмов коррекции погрешности ФПП, основанная на анализе изменения гистограмм распределения к до и после введения коррекции. Параметры распределения соотносятся с удельными затратами на достижение полученного эффекта коррекции. В процессе эксперимента выявлено, что при больших значениях е и у наиболее эффективен метод вспомогательных измерений с формирование матрицы поправок для внесения в выходной код преобразователя, а также дополнительное введение в МС УИС в качестве корректирующих и кодирующих элементов. Эффективность этого метода в зависимости от способов реализации (ресурсных затрат) находится в пределах ЕКОр=0,57.0,9. С уменьшением Б и у возрастает эффективность коррекции исключением нелинейных участков ФПП и достигает значений Ддар=0,45.0,46 при s=0 и у=0. Методика внедрена в НИИФИ (г. Пенза), ГП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара), в лекционном курсе в Самарском государственном техническом университете, при проведении лабораторных работ, в курсовом и дипломном проектировании в Самарском государственном аэрокосмическом университете.

8. Разработаны конструкции ПП с элементами автокоррекции ИП. Технические характеристики опытных и макетных образцов благодаря введению автокоррекции позволяют достичь высокой стабильности работы преобразователя в целом без усложнения технологии изготовления элементов и деталей ПП. Сформулированы требования к элементной базе ПП.

9. Проведены вычислительные и натурные эксперименты, оценивающие эффективность коррекции при вибровоздействиях (а= 1.12g, .Р=50.2000 Гц). Введение в преобразователь угловых перемещений 1111-14 (погрешность при отсутствии ВДФ Аа=±52") канала коррекции по параметру Ah в двух смещенных на 90° по кромке кодового диска точках снижает погрешность преобразования при воздействии ВДФ с 4а=±(Г24".8'30") до Аа=±(35".2'30"). По результатам проведенных исследований определены основные особенности сборки, настройки и изготовления ОЦПП с автокоррекцией ИП. Определены области их практического применения. Основные положения и результаты математического моделирования подтверждены результатами физических экспериментов на макетах и опытных образцах ОЦПП.

Заключение

В результате выполненных исследований решена актуальная задача в области разработки ПП с ВОИ, в которых впервые осуществлен комплексный учет ВДФ и дифракции света на отверстиях КШ с целью выявления эффективных алгоритмов коррекции вызванных ими инструментальных погрешностей ПП предназначенных для ОЦПП с амплитудной и спектральной интерполяцией ФПП.

Решение задачи способствует повышению эффективности функционирования устройств автоматики в расширенном диапазоне параметров ВДФ, для которых требуются унифицированные, простые в изготовлении малогабаритные и стабильные преобразователи.

1. Agrawal, G.P. Fiber-Optic Communications Systems, Third EditionTeKCT.-USA: John Wiley & Sons, Inc., 2002 -546 p.

2. Birks, T. A. The shape of fiber tapersTeKCT./ Li Y. W.- J.//Lightwave Technol., V. 10, № 4, pp. 432-438, 1992

3. Jacobs, I. Optical fiber communication technology and system overview, in Fiber Optics НапёЬоокТекст.- McGrawJffill Companies Inc., 2002.

4. Kko, H.K. Grazing-incidence-based hollow taper for infrared laser-to-fiber coupling Текст. Waynant Ronald W. // Appl. Phys. Lett.- 1999.- 74, № 20.-C. 29212923.- Англ.

5. Prat, J. Minimum channel spacing in an OFDM CPFSK optical coherent systemTeKCT. / Cornelias J., Junyent G./ Opt. and Quantum Electron.- 1998.- 30, № 3.-C. 201-208.-Англ.

6. Winzer, P. J. Advanced optical modulation formats Текст./ Essiambre R.J. -ECOCIOOC 2003 Proceedings, Vol.4, pp. 1002-1003, Rimini, 2003.

7. Yuan, S. General formula for coupling-loss characterization of single-mode fiber collimators by use of gradient-index rod lenses Текст./ Riza Nabeel A.// Appl. Opt.- 1999.- 38, № 15.- C. 3214-3222.- Англ. Место хранения ГПНТБ России.

8. А.с. 1182672 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь угла поворота вала в код Текст./ Гречишников В.М., Леонович Г.И. №3729789/24-24; заявл. 21.04.84.; опубл. 30.09.85.

9. А.с. 1187270 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь перемещения в код Текст./ Леонович Г.И., Матюнин С.А. №3709343/24-24; заявл. 27.02.84.; опубл. 23.10.85.

10. А.с. 1193806 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь перемещения в код Текст./ Гречишников В.М., Леонович Г.И., Капустин А.С. №3756041/24-24; заявл. 23.11.85.; опубл. 23.11.85.

11. А.с. 1234967 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь перемещения в код Текст./ Леонович Г.И., Гречишников В.М. №3777771/24-24; заявл. 31.07.84.; опубл. 30.05.86.

12. А.с. 1254581 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь перемещения в код Текст./ Леонович Г.И., Матюнин С.А., Матюнина Л.И. №3775259/24-24; заявл. 27.07.84.; опубл. 30.08.86.

13. А.с. 1259485 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь угла поворота вала в код Текст./ Леонович Г.И., Гречишников В.М. №3834613/24-24; заявл. 29.12.84.; опубл. 23.09.86.

14. А.с. 1259486 СССР Н 03 М 1/24. Преобразователь перемещения в код/ Леонович Г.И., Данилов А.В. №3867235/24-24; заявл. 01.02.85.; опубл. 23.09.86.

15. А.с. 1259486 СССР Н 03М1/24 Преобразователь перемещения в код Текст./ Леонович Г.И., Данилов А.В, Матюнин С.А., №3709301; Открытия. Изобретения. 1986, Б.И.32.

16. Агравал, Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. Текст.-М. Мир, 1996.-323с.

17. Азимов, Р.К. Оптоэлектронные преобразователи больших перемещений на основе полых световодов. Библиотека по автоматике Текст./ Шипулин Ю.Г.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 56с.

18. Анкнист, Д.А. Высокоточные угловые измерения Текст./ К.М. Константинович, И.В. Меськин и др.; Под ред. Ю.Г. Якушенкова. М.: Машиностроение, 1987.- 480 с.

19. Асиновский, Э. Н. Высокоточные преобразователи угловых перемещений Текст./ Ахметжанов А. А., Габидулин М. А. и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 128 с.

20. Ахметжанов, А.А. Высокоточные преобразователи угловых перемещений Текст. / Э.Н. Асиновский, М.А. Габидулин и др.; Под ред. А.А. Ахметжанова.- М.: Энергоатомиздат, 1986.

21. Аш, Ж. Датчики измерительных систем : в двух книгах, кн.1. Пер. с франц. Текст.- М.: Мир, 1992.-480 с.

22. Берковская, К.Ф. Особенности конструкции многоэлементного фотоприемника мультискана Текст./ Кириллова Н.В., Подласкин Б.Г. и др.//

23. Оптическая и цифровая обработка изображений: сборник научных трудов -JL: Наука, 1988.- с.155-160.

24. Блехман, И.И. Вибрационная механика Текст. М.: Физматлит, 1994. -400 с.

25. Бродниковский, А. М. Поляризационная модовая дисперсия PMD волоконно-оптических систем передачи Текст./Убайдуллаев Р. Р.// Метрология и измерительная техника связи. — 2001. №3.

26. Бусел, А.Н. Двухотсчётный оптоэлектронный синусно-косинусный преобразователь углового перемещения Электронный ресурс./ Бусел Н.П. — Студенческий вестник: материалы 41-й студенческой научно-технической конференции. Могилев, Октябрь, 2005

27. Бусурин, В.И. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применение Текст./ Носов Ю.Р. М.: Энергоатомиздат, 1990.-256 с.

28. Бутусов, М.М. Волоконная оптика и приборостроениеТекст./ C.JI. Галкин, С.П. Оборинский, Б.П.Пал/ Под общ. ред. М.М. Бутусова. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 328 с.

29. Вайнштейн, JI.A. Выделение сигналов на фоне случайных помехТекст./ Зубаков В.Д. М.: Сов. радио, 1960. - 448 с.

30. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей Текст. М.: Наука, 1969. - 576 с.

31. Виглеб, Г. Датчики: устройство и применение Текст./ пер. с нем. М. А. Хацернов. М. : Мир, 1989. - 193 с. : ил.

32. Вишневский, В.М. Широкополосные беспроводные сети передачи данных Текст./ Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. М.: Техносфера, 2005 592с.

33. Вострокнутов, Н.Н. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, поверкаТекст. М.: Энергоатомиздат, 1990.- 208 с.

34. Гауэр, Дж. Оптические системы связиТекст. М.: Радио и связь, 1989. -386 с.

35. Гитис, Э.И. Автоматизация проектирования аналого-цифровых устройств Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1987.- 184с.

36. Гребнев, А.К. Оптоэлектронные элементы и устройстваТекст./ Гридин В.Н. М.: "Радио и связь", 1998.

37. Гречишников, В.М. Обобщенная математическая модель цифровых преобразователей перемещений и методы её анализа Текст./С.В. Гречишников // Вестн. СамГТУ Сер. физико-математические науки.- 1998.- № 6.-С.

38. Гречишников, В.М. Оптоэлектронные цифровые датчики перемещений со встроенными волоконно-оптическими линиями связиТекст./ Конюхов Н.Е.-М.: Энергоатомиздат, 1992.- 160 с.

39. Гречишников, В.М. Применение микропроцессора для повышения точности цифровых преобразователей углаТекст./ Леонович Г.И.//Теория и проектирование систем автоматического управления и их элементов: Межвуз. науч. сб. УАИ. -Уфа, 1985.-С.127-132.

40. Демьяненко, П.А. Измерительные преобразователи на основе волоконно-оптических датчиков Электронный ресурс./ Зиньковский Ю.Ф., Прокофьев М.И. www.fotonexpress.ru, 2005

41. Домрачев, В.Г. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие Текст./ В.Р.Матвеевский, Ю.С.Смирнов.-М.:Энергоатомиздат, 1987.-392 с.

42. Домрачеев, В.Г. Определение количества информации на выходе цифрового преобразователя углаТекст./ Скрипник А.Б.//Измерительная техника. 1995.- №1 - С.14-15.

43. Домрачеев, В.Г. Цифровые преобразователи угла: принципы построения, теория точности, методы контроляТекст./ Мейко Б.С. М.: Энергоатомиздат, 1984.-328 с.

44. Заявка 19746171 Германия, МПК6Н 04 В 10/08. Способ и устройство для вывода излучения из оптического волокна Тескт./ заявитель Вэйтер Х.(Германия); АО Дейч Телеком № 19746171.9; Заявл. 18.10.1997; Опубл. 20.05.1999

45. Зеленский, В.А Бинарные волоконно-оптические преобразователи в системах управления и контроляТекст./ Гречишников В.М. Самара: Самарский научный центр РАН.- 2006.

46. Земельман, М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройствТекст.- М.: Издательство стандартов, 1972.-200с.

47. Иванов, В.И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: СправочникТекст.: Под ред. Н.Н.Горюнова/ А.И. Аксенов, А.М.Юшин.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 184 с.

48. Карташева, А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов Текст. -М: Издательство «Стандарты», 1967. -121с.

49. Катыс, Г.П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой Текст.- М.: Машиностроение, 1986. -416с.

50. Климанков, Ю.М. Основы расчёта оптико-электронных приборов с лазерами Текст. -М.: Сов. радио, 1978. -264с.

51. Конюхов, Н.Е. Устройства допускового контроля в цифровых преобразователях перемещений для диагностики неявных параметрических отказов Текст./ Леонович Г.И.// Измерительная техника. -1990.- №9- С. 11-13.

52. Конюхов, Н.Е., Оптоэлектронные цифровые преобразователи перемещений с интерференционными элементами коррекции и обработки оптических сигналов Текст./ Леонович Г.И., Матюнин С. А.// Приборы и системы управления. 1990. - №9. - С. 18-20.

53. Конюхов, Н.Е. Оптоэлектронные измерительные преобразователи Текст./ Плют А.А., Шаповалов В.М.- Л.: Энергия, 1977. -160 с.

54. Коссинский, А.В. Аналого-цифровые преобразователи перемещений Текст. М.: Машиностроение, 1991.- 224 с.

55. Коссинский, А.В. Оптоэлектронный АЦП перемещений временного типа/ Потомский С.Ю., Холомонов А.А., Гущин П.В. //Научно-технический и производственный журнал "Датчики и системы" , Москва, январь 2004,

56. Кузин, А.Ю. Датчики теплотехнических и механических величин: СправочникТекст./ П.П.Мальцев, И. А. Шапортов, И. А. Бепалов.- М.: Энергоатомиздат, 1996. 128 с.

57. Кузнецов, В. А. Прогнозирование изменения метрологических характеристик измерительных каналов с датчикамиТекст.// Измерительная техника. -1994. -№11. С.9-10

58. Куликов, Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помехТекст./ Трифонов А.П. -М.: Сов. радио, 1978. -296 с.

59. Куссуль, М.Э. Экспериментальные исследования оптического тракта оптоэлектронного переменного резистораТекст./ Михацкая О.Д., Плахотный В.П., Смовж А.К., Степанчук В.П.// Оптоэлектронная и полупроводниковая техника.-1991.- Вып.21. С. 71-80

60. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: учеб. пособ.: Для вызов. В 10 т. Т II. Теория поляТекст./ Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.- М.ФИЗМАТЛИТ, 2001,-536 с.

61. Лазарев, Л.П. Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для оптических специальностей Текст./ Колючкин В.Я., Метелкин А.Н. и др.-М: Машиностроение, 1986.-216с.

62. Латырев, С.М. Компенсация погрешностей в оптических приборахТекст. Л.: Машиностроение, 1985.- 248с.

63. Леонович, Г.И. Автоматизированные системы контроля и учета энергииТекст./ Салов А.Г. М.: Машиностроение-1, 2007.

64. Леонович, Г.И. Оптоэлектронные цифровые датчики перемещений для жестких условий эксплуатации: научное изданиеТекст. Самара: Самарск. гос. аэрокосм, ун-т, 1998. - 256 с.

65. Марков, П. И. Волоконно-оптические преобразователи в приборах технологического контроляТекст./ Шаповалов В. М.- М.: Наука и техника, 1984.-112с.

66. Матюнин, С.А. Многокомпонентные оптоэлектронные аналоговые и аналого-цифровые преобразователи/ Материалы Международной научно-технической конференция "Датчик-200Г . МГИЭМ. -2001. -с.319-321

67. Матюнин, С.А. Многокомпонентные оптронные структуры Текст. — Самара: Самарский научный центр РАН, 2001.

68. Мельников, Ю. Н. Достоверность информации в сложных системах. — М.:Советское радио, 1973.

69. Мироненко, А.В. Фотоэлектрические измерительные системы (измерение линейных и угловых величин) Текст. -М.: Энергия, 1967.- 360 с.

70. Мокеев, O.K. Химическая обработка и фотолитография в производстве полупроводниковых приборов и микросхемТекст./ Романов А.С.- М.: Высшая школа, 1985.-312 с.

71. Наний, О.Е. Оптические передатчики Текст.// Lightwave Russian Edition, №2, 2003, с. 48-51.

72. Окоси, Т.И. Волоконно-оптические датчики: Пер. с англ. Текст./ Окамото М. и др. JL: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

73. Осадчий, Е.П. Анализ быстропеременных процессов в сложных технических системах, книга Текст. / Берестень М.П., Мясникова Н.В., Строганов М.П.- Пенза: ПензГТУ, 1997 -297с.

74. Осадчий, Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин Текст. /Под ред. Е. П. Осадчего. —М.: Машиностроение, 1979.—480с.

75. Парвулюсов, Ю.Б. Проектирование оптико-электронных приборов Текст./Солдатов В.П., Якушенков Ю.Г.- М.: Машиностроение, 1990.- 432с.

76. Пат. 2197713 Российской Федерации, МПК G01B11/00, G01B11/02 . Датчик линейных перемещения Текст./ Турухано Б.Г.; Турухано Никулина; заявитель и патентообладатель Турухано Б.Г.; Турухано Никулина № 2000121531/28; заявл.07.08.2000; опубл. 27.01.2003

77. Плют, А.А. Температурная стабилизация световых характеристик оптоэлектронных устройств в широком диапазоне температур Текст./ Матюнин С.А.// Радиотехника, 1982.- №5.- С.77-81.

78. Попов, С. О защите информации в волоконно-оптических системах. Текст./ Шубин В., Ивченко С., Волков А., Курило А., Зайцев Н., Кращенко И. //Вопросы защиты информации: Научно-практический журнал- ФГПУ «ВИМИ», 1993.- 1(24).- С. 39-43.

79. Порфирьев, Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах Текст.- Л.: Машиностроение, 1989. 387 с.

80. Преснухин, Л.Н. Фотоэлектрические преобразователи информации Текст./М. Машиностроение, 1974.- 376с.

81. Преснухин, Л.Н. Расчет элементов цифровых устройств Текст./ Воробьев Н.В., Шишкевич А.А.- М.: Высшая школа, 1991.- 526с.

82. Прохоров, С.А. Аппроксимативный анализ случайных процессов Текст. 2-е изд. Самара: СамНЦ РАН, 2001а. - 380 с.

83. Прохоров, С.А. Прикладной анализ неэквидистантных временных рядов Текст. Уральск: СГАУ, 20016. - 375 с.

84. Рвачев, B.JL Теория R-функций и некоторые ее приложенияТекст.-Киев.: Наукова думка, 1982.-552 с.

85. Румянцев, К.Е. Передача конфиденциальной информации по волоконно-оптическим линиям связи, защищенная от несанкционированного доступаТекст./ И.Е. Хайров // Информационное противодействие угрозам терроризма: Научн.-практ.журн. 2003.- №1,- С. 72 — 79.

86. Свечников, Г.С. Элементы интегральной оптики. Серия Массовая библиотека инженера электроника Текст.- М.: Радио и связь, 1987.- 104с.

87. Свечников, С.В. Элементы оптоэлектроники Текст.- М.: Советское радио, 1971.-272с.

88. Семенов, Ю.П. Датчиковая аппаратура в ракетно-космической техникеТекст.// Приборы и системы управления.- 1990. № 10 - С.4-5.

89. Скляров, O.K. Волоконно-оптические сети и системы связи.- М.: COJIOH-Р, 2004.-272с.

90. Снайдер, А. Теория оптических волноводовТекст./ Лав Дж.- М., «Радио и Связь», С. 655, 1987.

91. Сойфер, В.А. Методы компьютерной оптики Текст./Под ред. Сойфера В.А -М: Физматлит, 2000.- 688с.

92. Соколов, А.Н. Волоконно-оптические датчики и системы: принципы построения, возможности и перспективы Текст. / Яцеев В.А. // Lightwave. -2006. №4. - С. 42-44.

93. Строителев, В.Н. Влияние процесса изменения погрешности средств измерений на показатели достоверности контроля технических систем Текст./ Шабанов П.Г., Шапошникова Т.В.// Измерительная техника. 1994. - № 1.- С. 12, 13.

94. Тамир, Т. Волноводная оптоэлектроника: Пер с англ. Текст./ Под ред. Т. Тамира. -М.: Мир, 1991.-575 с.

95. Тейксейра, С. Delphi 7. Руководство разработчика.: Пер. с англ. Текст. / Пачеко К. СПб.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 921 с.

96. Токмак, П.Л. Интеллектуальные оптоэлектронные преобразователи перемещения на основе аналоговых оптомеханических сенсоров Текст./ Леонович Г.И., Луганский Э.С. // Известия Самарского научного центра РАН, 2007.- №3.- т.9.- С. 729-738.

97. Токмак, П.Л. Оптоэлектронные цифровые преобразователи перемещений с волоконно-оптическими линиями связи для применения в SCADA системах

98. Текст./ Леонович Г.И., Токмак П.Л., Соловьев В.И.// Актуальные проблемы радиолокации и телекоммуникаций-2008: мат. Междунар. научн.-техн. конф. — Самара, 2008.-С.28-31.

99. Убайдуллаев P.P. Протяженные ВОЛС на основе EDFATckct.// Lightwave Russian Edition,№ 1, 2003, с. 22-28.

100. Чегодаев, Д.Е. Управляемая виброизоляция (Конструктивные варианты и эффективность) Текст./ Шатилов Ю.В.-Самара: Самарский аэрокосмический университет, 1995.-144 с.

101. Чео, П.К. Волоконная оптика. Приборы и системы: Пер. с англ.Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 280 с.

102. Шляндин, В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы Текст.-М.: Высшая школа, 1973.- 280 с.

103. Шляндин, В.М. Цифровые измерительные устройства: Учебник для вузов Текст.- М.: Высшая школа, 1981.-335 с.

104. Шляндин, В.М. Цифровые измерительные устройстваТекст.- М.: Высшая школа, 1981.- 336 с.

105. Юшин, A.M. Цифровые микросхемы для электронных устройств Текст. -М.: Высшая школа, 1993.- 176 с.

106. Якушенков, Ю.Г. Высокоточные угловые измерения Текст./ сост. Д. А. Аникст, К. М. Константинович, И. В. Меськин и др., Под ред. Ю. Г. Якушенкова.- М.: Машиностроение, 1987.- 480 с.

107. Якушенков, Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов Текст.- М.: Машиностроение, 1989.- 360 с.

108. Материалы сайта Электронный ресурс.: http://www.siemens.ru

109. Материалы сайта Электронный ресурс.: http://www.skbis.ru

110. Материалы сайта Электронный ресурс.: http://www.megasensor.com

111. Материалы сайта Электронный ресурс.: http://www.kuebler.com/russian/

112. Материалы сайта Электронный ресурс. :http://www.pepperl-fuchs.com

113. Материалы сайта Электронный ресурс.:http://www.posital.com

114. Материалы сайта Электронный ресурс. :http://www.siemens.ru

115. Материалы сайта Электронный ресурс. :http://www.industrial.omron.ru

116. Материалы сайта Электронный ресурс.: http://www.renishaw.ru

117. Материалы сайта Электронный ресурс.:http://www.balluff.ru

118. Материалы сайта Электронный ресурс.:http://www.allan-bradley.ru

119. Швецов, Ю.Ф. Технико-экономическое обоснование разработки новой радиоэлектронной аппаратуры: Методическое пособие Текст./ Самара: СГАУ, 2000г., 53 с.