автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Унифицированные оптические преобразователи с граничной модуляцией излучения для помехоустойчивых систем контроля и управления

московский кестйтут злЕКТРсшюго гшгзюстрошш

Hs правая рукопвсн

БТС7Ш1 Владккзр Нтарввгч

Ш 621.383.8

етшадировшш оптические прзобразшатели с граничной

модуляцией излучения дяя ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ СИСТЕН КОНТРОЛЯ и управления

Специальность 05.13.05 - Злеизпты я устройства ®нчаслн-

тельаой уезснякн я систем управ-Л8ЙНЯ

Автореферат

диссертадаи на соясханяе ученой степени доктора технических наук

Иосхва - 1992

РаОота сиподнень в Уоскоискса анпацгснкоа институте си. С.Орд-иоаикядзо

официальные ОШОНЕЯГи - «и«'-.чорр. российской ъ'ехладогсчюкосг

а> лауреат Государственно«

npsisa, доктор техвяческсх пау:,, npatcccop ДСУРДЧаа В.Г.

- доктор толиачсоиЕХ даук, apajecnop 3/Ji Е.А.

- дсл?ор технических паук, UpaJfcCCOp ш1кш a.sj.

Вэдувде предприятие - Ииствтут Проблем управления

Защита состоится 19 января 1993 года в 16 час. 00 мин. па заседание Спацмадмзированкого совета Д 063.S8.CG в носкойской! HiiCTUTjTe электронного иашинсстроенйя по адросу: 103026,, Йоокйа, Б.Вазовский сор., д. 3/12,

С диссортйагви можно ознаксдитьсд в Опйлкотека UhJU.

Автореферат разослан "Л^'докаорл 1902 г.

. Учений секретарь Специализированного совета

кандидат технических наук - иванов ю.л.

БиЫ.'ИО^лД. _ 3 _

О БИЛЛ .'ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность работы, Вопросам создания систем контроля и управления, обладающих высокими техническими показателями, в последнее время уделяется большое внимание. Повышение- плотности и помехозащищенности передаваемой информации при одновременном снижении габаритов и массы было достигнуто в таких системах благодаря внедрению волоконно-оптических линий связи /ВОДС/, которые реально эксплуатируются в наземной, морской, авиационной технике, на космических кораблях. Однако, з условиях, когда основной поток информации идет от традиционных измерительных преобразователей преимущества ВОЛС используются не полностью. Существующие преобразователи но всегда удовлетвори)? потребителя по таким показателям, как габариты, точность, допустимые условия эксплуатации. В результате в настоящее время имеется острая, в определенной степени не завися.пая-.от стоимости, потребность в пассивных измерительных преобразователях давленая, уровня жидкости, перемещения, температуры для систем контроля в атомной энергетике, газовой, нефтяной, химической промышленности, медицине.силовых установках, специальных применениях для работы в экстремальных условиях.пожаро- и взрывоопасяости, высоких и низких температур, сильных электромагнитных полей и т.д. При работе в составе помехозащищенных систем контроля и-управления с ЗОЛС "неоптические" преобразователи требуют такте подвода к ник энергии "питания" той физической природы, которая принята в используемом типа прибора, т.е. подвода к нити дополнительной, не золококис-оятаческой линии, и наличия преобразователя "информационный неоптйчаекмй сигнал - оптическое излучение" и устройств согласования с ВОЛС =

Решение проблемы преобразователей, созда'нве органического единства частей систем контроля к управления с ВОЛС, исключающего наличие дополнительных звеньев в системе я заключающегося в мсиолъзсванни б качестве носителя информации оптического.излучения, может быть достигнуто за счет применения оптических и волоконно-оптических преобразователей и других функциональных узлов, в которых происходит непосредственное преобразование измеряемой физической величины или управляющего воздействия в оптический сигнал. Использование взаимодействия внешней среды с оптическим излучением в процессе регистрации изменений ее'параметров открывает одновременно возможность создания преобразователей ряда внешних физических воздействий, измерение которых традиционными методами оказывается достаточно сложным.

Исключение электронных носителей информация требует изменения концепции построения рассматриваемых приборов путем использования физических явлений, позволяющих создать оптические аналоги измерительных преобразователей и функциональных узлов систем контроля и управления.

При этом следует иметь б виду, что и промышленности сложилась отраслевая структура разработки датчиковой аппаратуры по определенному типу физических измерений. Гто затрудняет интеграцию и комплексированио датчиковой аппаратуры, так как но учитывается комплексный подход к измерению различных физических величин.

Выполненные к началу настоящей работы /вторая половина 70-х годоп/ за рубежом и в нашей стране исследования, посвящошше разработкам этих приборов,.били направлены, в основном, на обоснование возможности построения оптических преобразователей. До настоящего времени отсутствовал проблемно-ориентированный подход к создании оптических преобразователен помехоустойчивых систем контроля и управления, который включает комплексное использование расчетных, конструкторских, и схомотех-' нических методов, направленных на повышенно показателе!; и расширенно функциональных возможностей этих прибороп. В частности, не были определены рациональные способы построения и технической реализации преобразователей и функциональных узлоЬ /пассивных и управляемых оптических ответвителеГ:, спектральных демультиплексороь, устройств встроон- 4 ного контроля моноканала и т.п./. Если же сформировать структуру опти-чеокого функционального узла таким образом, что какой-либо оптический параметр управляемой срода выбран за базовый и выбрана схема модуляции оптического излучения» обеспечивающая перевод изменения параметров среды в изменение параметров оптического излучения, то, очевидно, тркая структура может быть одинаковой для различных функциональных узлов. Придание им той или иной функциональной направленности зависит от задействования соответствующего механизма приведения внешнего измеряемого или управляющего воздействия - физического эффекта. Появляется возможность искать рациональный путь реализации оптических функциональных узлов в направлении их унификации.

С этой точки зрения для построения оптических преобразователей предпочтительно использовать амплитудную схему на основе управляемых световодов /УС/ с граничной модуляцией оптического излучения. Она выгодно отличается как от фазовых схем, требующих высокостабильных ин-терфорометрических схем обработки оптическсго сигнала, и поляризационных, совместная работа которых с ЕОЛС затруднена из-за спонтанного двулучепреломления в волоконных световодах, так и от других схем амплитудной модуляции - высокой чувствительностью. Универсальность применений амплитудной схемы на основе УС с граничной модуляцией обусловлена ее чувствительностью к любому изменению эффективного показателя преломления внешней среды, вне зависимости от того, под действием какого фактора /механического, электрического, магнитного, теплового и

т.п./, в условиях существования соответствующих физических эффектов и .явлений, оно происходит. 3 то же время отсутствие адекватных математических модоле? преобразователей на основе управляемых световодов и одномодопых и маломодовнх волноводов, учитывающих распределение световых полей, не позволяет определить факторы, ограничивающие параметры приборов, и разработать методики их расчета.

Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью создания унифицированного ряда пассивных оптических преобразователей внешнего измеряемого и управляющего воздействий, дополняющего Оазис измерительных преобразователей и функциональных узлов для работы в условиях покаро- и взрывоопасности, агрессивных сред, высоких и низких температур, сильных электромагнитных.полей и для специальных применений.

Новае научно- обоснованные технические решения по созданию унифи- . цированных оптических преобразователей с граничной модуляцией излучения для специальных условий эксплуатации и применений разрабатывались в рамках плановых научно-исследовательских работ Московского авиационного института по темам 301-27"П" /й ГР 75081806/, 301-02"П* /Л ГР 81051690/, 301-П"П"/5 /№ ГР У26053/, 33140 /й ГР 01.90.0040698./, 33830 /Л ГР 01.90.0032596/, 301-23"П" /Л ГР 01,9.00049568/, 30Х-24"П" /Л ГР 01.9.00 049567/, выполнявшие в соответствии с: а/ Координационным планом АН СССР на 1981-1985 гг. по проблема "Измерительные процессы и системы" /шифр 1.13.1.1а/; б/ Координационным планом Мин ВУЗа СССР по проблеме "Техническая кибернетика" /шифр 4.2/; в/ Комплексной программой "Полет" Минавиапроиа СССР а МинВУЗа.РСФСР; г/ Координационном планом АН СССР по проблеме "Измерительные процессы и системы" на 1586-1990 гг., раздел "Теория и методы получения измерительной информации /источнике измерительной информации/", подраздел "Создание новых принципов и методов построения первичных измерительных преобразователей"; д/ межвузовакой целевой программой МинВУЗа СССР по решению научно-технической проблемы "Новые принципы построения и разработка оптических процессоров, в том числе адаптивных" /шифр "Оптические процессоры"/ на период 1986-1990 гг.; е/ Координационным планом МинВУЗа СССР на 1986-1990 гг. по проблеме "Теория, принципы построения и методы расчета элементов и устройств информационно-измерительных систем" /раздел "Разработка теории и принципов построения измерительных преобразователей, основанных на новых физических, химических и биологических принципах"/; я/ научно-технической программой Тособразовйния СССР "Оптические процессоры" на 1989-1992 гг.; э/ научно-технической программой Гособразования СССР фундаыетальннх и прикладных исследований на' 1989-1992 гг. "Новые технологии и автоматизация производствен-

кых процессов в машиностроении"'.

Цель работы состояла в разработке физико-технических и конструкторских основ построения измерительных преобразователей и функциональных узлов для помехоустойчивых систем контроля и управления и специальных применений на базе унифицированных управляемых световодов с граничной модуляцией оптического излучения,

В соответствии с целью работы определены основные этапы исследованиям

- выявление структуры преобразований входной физической величины в процессе ее регистрации в преобразователе; формирование принципа построения оптических функциональных узлов и разработка унифицированных схем преобразователей с граничной модуляцией оптического излучения;

- разработка адекватных математических моделей преобразователей на основе управляемых световодов с граничной модуляцией оптического излучения /с переменным скачком показателя преломления, с переменной площадью оптического контакта, на основе оптического туннельного.эффекта/, проведение с их использованием обобщающего теоретического и экспериментального исследования распределения световых полей в управляемых световодах и влияния конструктивных и физико-технологических параметров на характеристики преобразователей;

- создание теоретических основ анализа и расчета волоконно-оптических преобразователей на осново управляемой связи одномодовых и малоходовых коаксиально расположенных волноводов;

- разработка требований к параметрам элементов преобразователей; создание способов коррекции характеристик и методик расчета и конструирования преобразователей на осново управляемых световодов с граничной модуляцией излучения;

- разработка волоконно-оптической системы контроля на осново унифицированных функциональных узлов с граничной модуляцией оптического излучения и устройств обеспечения функционирования: переключателе!1., направленных ответвителей, демультиплексоров, устройств контроля состояния волоконно-оптического моноканала.

На защиту выносятся:.

- структура преобразований входной физической величины в процессе • ее регистрации в оптическом преобразователе;

- принцип построения оптических преобразователей и функциональных . узлов на основе их унификации - для обеспечения рациональной технической реализации оптических преобразователей и функциональных узлов необходимо использовать схемы, реализующие механизм приведения измеряемого или управляющего физического параметра к изменению эффективного

показателя преломления на границе сред, в совокупности с унифицированной схемой с граничной модуляцией /в световодном или волноводном ьарианте/ для воздействия на параметры оптического йзлучения; I

- обобщенное' теоретическое описание унифицированных преобразователей на основе управляемых световодов с граничной модуляцией, обеспечивающих высокую чувствительность.к изменению эффективного показателя преломления внешней контролируемо1Ьсреды и возможность регистрации широкого набора физических воздействий; математические модели преобразователей с переменным скачком показателя преломления на границе управляемого световода, с переменной площадью оптического контакта, на основе оптического туннельного эффекта;

- теоретические основы анализа и расчета оптических преобразователей на основе управляемой связи коаксиальных одномодовых или мало-модовых волноводов, граничащих с оптически переменными изотропными и анизотропными средами; условие получения высокой чувствительности преобразователей - однородность изменения показателя преломления внешней среди или работа на ''уходе" из зоны максимальной связи волноводов;

- технические решения, конструкции и методики расчета преобразователей электрических, тепловых и механических воздействий на основа управляемых световодов и волноводов с граничной модуляцией оптического излучения, учитывающие распределение световых полей в оптическом канале;

-'функциональная'схема волоконно-оптической системы контроля на основе унифицированных узлов с граничной модуляцией оптического излучения и устройства обеспечения функционирования: переключатели, направленные ответвители, демультиплексоры, устройства' контроля состояния моноканала.

Методика выполнения исследования основывалась на теоретических, теоретике-эмпирических, эмпирических методах и включала изучение проблемы преобразователей для помехоустойчивых систем контроля и управления, систематизацию работ в области оптических и волоконно-оптических преобразователей, разработку теоретических основ и технических решений новых унифицированных преобразователей, основанных на использовании управляемых световодов с граничной модуляцией оптического ■ излучения, для систем контроля и управления с многомодовыми и, одномо-довкми ВОЛС.

Научная новизна диссертационной работы состоит в осуществлении теоретического обобщения и разработке научно-обоснованных технических решений, связанных с созданием физико-технических и конструкторских основ построения оптических и волоконно-оптических унифицированных -преобразователей, пригодных для работы в специальных условиях экс-

-■у ~

плуатации и применениях, благодаря исключению переноса информации с помощью электрических сигналов, использованию в качестве носителя оптического излучения и применению унифицированной схемы с граничной модуляцией излучения, обеспечивающей высокую чувствительность к изменению- эффективного показателя преломления внешней контролируемой сро-ды и возможность регистрации широкого набора физических воздействий. При этом впервые разработано обобщенное теоретическое описание унифицированных преобразователей на основе управляемых световодов с граничной модуляцией излучения и разработаны теоретические основы анализа и расчета оптических преобразователей с одномодовими' и маломодоними коаксиплыю расположенными волноводами, граничащими с оптически переменными изотропниг«:и и анизотропиши судами.

Выявлены закономерности распределения световых нолей в управляемых световодах в приближении геометрической и волновой оптики, определяющие функцию преобразования устройств. Определены взаимосвязи конструктивных, физико-технологических и точностных параметров проосЬ разователеп с церемонным скачком показателя преломления, с переменной площадью оптического контакта, на основа оптического туннельного эффекта и управляемой связи коаксиальных волноводов и на их основе разработаны методики расчета преобразователей электрических, тепловых и механических воздействий. Создан ряд оригинальных.оптических функциональных узлов и предлокены новые типы оптических измерительных преобразователей. Новизна технических ^решений преобразователей и функциональных узлов подтверждена 35 авторскими, свидетельствами.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что изложенные в ней научно-обоснованные технические решения и теоретические обобщения в области унифицированных преобразователей на основе УС с граничной модуляцией оптического излучения позволяют решить проблему построения высокочувствительных, способных работать в условиях агрессивных сред, электромагнитных помех и экстремальных температур преобразователей систем контроля и управления. Математические модели преобразователей на основе УС с граничной модуляцией различного вида и методики их расчета обеспечили разработку и реализацию индикаторов вида жидкости, преобразователей маломощных электрических сигналов, бесконтактных переключателей и датчиков давления, пульсаций давления, перемещения и усилия, датчиков магнитного поля, устройств двунапранле ной оптической связь", уровнемеров и сигнализаторов уровня жидкости, росы, обледенения. Математическое описание управляемой связи коаксиальных волноводов, гриничащих с оптически переменными с;>едами., позволило создать малогабаритные высокочувствительные преобразователи температуры, тензопреобразователи, датчики расхода жидкости и газа для

систем контроля и управления с одномодовыми волоконно-оптическими линиями связи. Внедрение научно-обоснованных технических решений в области унифицированных оптических преобразователей с граничной модуляцией излучения способствует развитию технических средств систем контроля и управления, дополняя базис измерительных преобразователей для специальных условий эксплуатации и применений.

В процессе вылолненчя работы были созданы и освоены в промышленном производстве первые отечественные .волоконно-оптические измерители уровня взрывоопасных и агрессивных жидких сред. Предложены и внедрены реализованные в экспериментальных образцах конструкции малогабаритных л оптоэлектронных индикаторов вида жидкости для -определения наличия конденсата в топливных баках объектов, высокочувствительные датчики напряженности магнитного поля. Разработаны малоинерционные преобразователи температуры, тонзопрэобразоьатели, термостойкий преобразователь давления, являющийся единственным, конструктивно проработанном отечественным прибором для измерения пульсаций давления при температурах до 500°С. Внедрение результатов-работы на предприятиях п/я А-3350, ц/я В-2616, п/я В-3759, я/я 5-2337, ФИ АН СССР, обеспечило возникновение и проведение научно-исследовательских и опьлшо-конструкторских работ по созданию оптических я волоконно-оптических преобразователей; овзда-ло предпосылки для унификации оптических преобразователей, что нашло отражение в руководящих материалах "Оптоэлектронные приборы» Классификация" /в/ч 67547/'. Суммарный экономический -эффект составил 202, тыс. руб. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 1057,37 тыс.рублей в год.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференции ЮИЖ-77 /Загреб, 1977/, 12 международном-коллоквиуме по информационной технике /Дрезден, 1979/, 9 международном конгресса. ШЕКО /Зап.Берлин, 1532/, УП Всесоюзной конференции по микроэлектронике /Львов, 1975/, У1. и УЕ Всесоюзном семинаре по оптическим средствам передачи, преобразования, переработки и хранения информации Д!осква, 1973, 1931/,-Всесоюзной конференции-"Применение средств(оптоэлектроники в контрольно-измерительных системах" /Фергана, 1578/, I и Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Математическое, алгоритмическое и техническое обеспечение АСУ ТП" /Ташкент, 1980, 1985/, Республиканской конференции "Робототехнические системы" /Киев, 1980/, Всесоюзном совещании "Проблемы-теории чувствительности электронных -и электромеханических устройств и систем" . /Киев, 1983/, У1 и УП Всесоюзной научно-технической конференции "7л-формационныз измерительные системы" /Куйбьшев, 1983, Винница. 1985/, Всесоюзной научно-технической конференции "Специальные коммутационные

элементы" /Рязань, IS34/, Всесоюзной научно-технической конференции "Применение лазеров в технологии и системах обработки информации" • /Ленинград, 1984/, Всесоюзной конференции "Оптоэлектронные устройства в приборостроении и информатике" /Тбилиси, 1985/, Всесоюзном симпозиуме "Зрение организмов и роботов" /Вильнюс, 1085/, Республиканской конференции "Лазерные средства измерения в науке и технике и перспективы их применения в ГА" /Киев, 1985/, Всесоюзной конференции "Датчики на основе технологии микроэлектроники" /Москва, 1986/, IX Всесоюзной конференции "Методы тензометрии и их применение в народном хозяйстве" /Кишинев, IS86/, Всесоюзной конференции "Лазеры в народном хозяйстве" / Москва, 1986/, Ш Всесоюзной конференции "Приборы оптической памяти" /Ереван, 1987/, Республиканском семинаре "Оптрон-ная техника и интегральная оптоэлектроника" /Киев, 1887/, Всесоюзной научно-технической конференции "Конструирование и технология микроэлектронных устройств" /Рига, 1936/, Всесоюзной конференции "Волоконно-оптические измерительные информационные системы авиационных двигателей" Д'бсква, 1983/, Всесоюзной конференции "Проектирование радиоэлектронных устройств на диэлектрических волноводах и резонаторах" /Тбилиси, 1938/Г Республиканской конференции "Оптические и оптикоо-лектронные методы и приборы для точных угловых и линейных измерений и оптоэлектронная техника" /Киев, 1987/, Всесоюзной конференции "Твердотельные волновые датчики для прецизионного машиностроения" /Каунас, 1990/, Всесоюзной конференции "Быстродействующие элементы и устрой-• ства волоконно-оптических и лазерных информационных систем" /Севастополь, 1931/, Всесоюзно!: научно-технической конференции "Микроэлектронные датчики в машиностроении" /Ульяновск,-1990/, демонстрировались в виде экспонатов на ЗДШ.-СССР в 1980 и 1981 гг. /отмечены меда лгали ВДП/.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 82 работы, в том числе 2 монографии, 26 статей в центральных и республиканских изданиях, 5 работ в зарубе:шых издательствах, 35 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, основных результатов работы, списка использованных источников из 423 наименований и приложения. Она содержит 571 страницу машинописного текста", включающего 270 рисунков, 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Во введении дана общая характеристика работы: обоснована актуальность темы, сформулированы цель'и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность, приведены сведения об апробации работы, публикациях и струк-

туро работы. ' • -

Анализ состояния разработок в области оптических преобразователей внешних воздействий, приведенный в первой главе., показал, что существуют две побудительные причины их развития. Первая причина состоит в том, что повышение уровня помехозащищенности систем контроля и управления, обеспечение возможности регистрации параметров процессов и объектов в экстремальных условиях пояаро- и взрывоопасности,. агрессивных сред, высоких и низких температур, сильных электромагнитных поле:" может быть достигнуто за счет применения пассивных преобразователей, в которых исключен перенос информации с помощйо электронных носителей и происходит непосредственное преобразование измеряемого параметра в оптический сигнал.

Второй причиной является то,.что традиционные преобразователи не всегда удовлетворяют потребителя по та ким показателям как габариты, точность, не обеспечивают возможность простой регистрации ряда специфических физических параметров. Изготовление элементов преобразователей из оптических конструкционных материалов на основе кварца, стекол и т.п., а также использование в процессе измерения взаимодействия внешней среды с оптическим излучением позволяет улучшить технические показатели и расширять функциональные возможности преобразователей.

Выбор рациональных способов построения оптических преобразовате-. лзй произведен на .основе разработки и анализа структуры преобразований физических величин при регистрации входного внешнего воздействия /рис.1./ В процессе измерения внешнего воздействия происходит ряд взаимосвязанных преобразований:

- предварительное, обеспечивающее преобразование внешнего воздействия Уег в измеряемую величину У««*; оно необходимо, если надо использовать уже имеющийся преобразователь другой физической величины;

- физического эффекта, приводящее к изменению оптических параметров Х4" среды, по которой распространяется излучение;

- модуляционное, которое происходит в схеме модуляции и связывает! изменение оптического параметра среды, индуцированное измеряемой физической велзчинойс параметрами проходящей по преобразователю оптической волны ;

- фотоприемное, осуществляющее преобразование параметров оптической волны -?/' в изменение мощности оптического излучения Рлм* /т ока фотоприемника -2/*/. При этом, принцип построения оптических преобразователей и функциональных узлов формулируется следующим образом: для обеспечения их рациональной технической реализации необходимо выбирать в качестве базового оптического параметра Хг управляемой среды

- 12 -

S i *

Г! ^

lu! H

lllhl

S S1 S 2e í ¿í * * «

\

H* s

5 Hi

Hi!

i $ ^ I

ч4^

■и

* Ъ ÎN

"> Яд £ ,

V4 ^

о ^ s44»

* ^ О ЧГ со ^

^ 4 ю

^ \ v

и: £ С

тивный показатель преломления; использовать унифицированную схему с граничной модуляцией излучения, обеспечивающую высокую чувствительность к изменению эффективного показателя преломления внешней среды; использовать для придания преобразователю той или иной функциональной . направленности схеми, реализующие механизм приведения измеряемого воздействия <ри,м к изменению эффективного показателя преломления на границе сред. "

' Вторая глава посвящена разработке теоретических основ построения световодннх преобразователей с граничной модуляцией оптического излучения. Обобщенная структурная схема преобразователя с граничной модуляцией оптического излучения содержит источник излучения /ИИ/, управляемый световод, фотоприемник /ФП/ /рис.2/. ИИ создает излучение, поступающее в управляемый световод. УС представляет собой звено, в котором происходит преобразование физического воздействия в изменение параметров оптического излучения, выходящего.из /С. Регистрация оптического сигнала осуществляется с помощью фотоприемника. При необходимости размещения в зоне измерения только управляемого световода связь его с ИИ и ФП осуществляется с помощью волоконных световодов /ВС/.

В результате анализа возможных вариантов непосредственного преобразования входной физической величины в изменение оптического сигнала выделано четырб' элементарных- схемы оптической модуляции по интенсивности, реализуемых в управляемых световодах /табл. /. Это - три оптические схемы с. граничной модуляцией: - с переменным оптическим

показателем преломления /7 на границе световода; - переменным зазором ме;зду световодои /Лу/ и внешней средой /<&/, определяющим возникновение оптического туннельного эффекта на границе световода;' - с переменной площадью оптического контакта 5 внешней среды со световодом; а также схема с переменным поглощением и рассеянием, определяемым коэффициентом экстинкции а? .

Входные величины 5&**/электрические - напряженность электрического поля , напряжение С/', ток I ; магнйтные - напряженность магнитного поля У ; оптические - моащость оптического излучения^0; механические - усилие F , давление/' , перемещение £ , частота У ; тепловые - температура Г ; акустические - давление/7 и т.п. /различной физической природы благодаря использованию большого разнообразия эффектов и явлений позволяют осуществлять управление первичными изменяемыми параметрами X/ , к которым относятся показатель преломления л , зазор Ы , площадь Я и коэффициент экстинкции <г , соответствующие используемой оптической схеме управляемого световода.

Так как изменение первичных параметров /¿в общем случае непосред-

1 . Таблица

Оптические преобразоватзли на основе управляемых свтоводов о граничной модуляцией излучения для измерения различных физических величин

\Дервичные Хнзменяемы )ходХпарамет ше фиХры 1ические\Х,-величины X »lot =s » Ц- п,

" —» (7/ \ - - 4 П' «v ** 1— п, .v v |—

п* = уаъ Пг d =уаг S'Vaz аВ • уаг-

Электричёски Е,и.1 .электроопги-ческии эффект обратный пьезоэлектрический эффект обратный пьезоэлектрический эодект т Франца-Келдыша 84?ект, электрохимические явления

Магнитные Н магнитооптический эффект силы магнитного притяжения силы магнитного притяжения

Оптические . Р индуцированное изменение П - индуцированное изменение Я сдвиг полосы поглощения

Механические ЕР, ВЛ фотоупругость давление, усилие, перемещение давление, усилие, перемещение введение поглощающих 'элементов

Тепловые Т индуцированное изменение П TKL ТК1 сдвиг полосы поглощения

Акустические Р акустоопти-ческий эф фект давление давление. индуцированное поглощение и рассеяние

Промежуточные параметры ЪП.Тп>А Rd.Ti ьл зе

Выходные оптические параметры ■V йА, 6Uf, д Л, й 9

Регистрирующая часть ФП <га ФП ФП

ственно не приводит к изменению параметров оптического изучения распространяющегося по управляемому световоду, выделены промежуточные параметры у,-, которые непосредственно влияют на . Промежуточный параметру-имеет однозначное соответствие с первичным изменяемым параметром X/ при рассмотрении конкретной элементарной схемы оптического преобразователя.

В первой схеме первичны!1, изменяемый параметр л посредством влияния на отравательную или яронусклтельнуд ТЬ способность границы раздела световод /т! - внешняя среда //»/ Дли постоянную распространения излучения^ в полноводном варианте/ управляет выгодными парапет-рами оптического излучения ; во второй схеме первичный параметр 4 приводит к изменению промежуточного параметра или в третьей схеме первичный параметр ,5 изменяет-Стили ; в четвертой схеме сам первичный параметр X оказывает влияние на параметры оптического излучения ¿5,-, и поэтому является промежуточным параметром ¿V .

;1ндексы " отраяательной & или пролускательно.Ч ^"способ-

ности границы раздела световод - внешняя среда уточняот механизм влияния первичного параметра на & или т . К» , ц Яз, ^ определяются с помощью формул Френеля с учетом переменности п или , а А/ , Те/ -по формулам, описывающим прохождение оптического излучения по свето--воду при наличии переменной однородной диэлектрической пленки, расположенной между двумя однородными поверхностями.

В качестве выходных параметров оптического излучения рассматриваются параметры, которые в дальнейшем можно зарегистрировать с помощью фотоприемника. Для конкретного варианта построения преобразователя оценка получаемого коэффициента чувствительности к входной физической величине(— ^производится с помощью промежуточных коэффициентов » •

Для схем граничной модуляции в плоском УС /рис.3/ суммарная мощность оптического излучения ¿»¿/»определяется как' . • .

' ' '

где энергетическая сила излучения ИИ; ^дг- пропускательная спо-

собность элемента ввода излучения в УС; XV - отражательная способность при /-ом взаимодействии излучения с границей УС; - телесный угол распростарненгя излучения; к - количество отражений луча от модулируемой границы сред; /г/ - эффективный показатель преломления внешней среды.

Положение диаграммы направленности /ДН/ излучения на выходе из управляемого световода с учетом начальных условий определено с помощью записи матриц преломления и перемещения и вектора поворота оси системы. Погрешность вычислений в приближении параксиальной оптики

- 16 -

Структурная схема преобразователя на основе УС с граничной модуляцией излучения И

41 Hj.fi

АЧ>

чс № 1

Ъпи Б X

ВС

Рис.2

ФП

Вых

Унифицированная оптическая схема управляемого световода с граничной модуляцией излучения

Сшхтура аазабогс к л а иоалеиального премрц ¡оЗа/е^

Рис.3

Ц}менение длина биения № при Ьариациз> б и п^

и

см

2.0

1.0

•2 10'К'

/ -1

Г л2 у

С- у7^

о I « Рис.4

цз/ 1,мг 1,т мт 1ц

Х- 0,65гя п/п,

С-Ь- итг, 1-6./амин ■ 2- 6 9, о кип , 3 - 67,0 „Гп <,. 5£ц(п

5Рис.5

не превышает 1%. По положению ДН излучения на выходе из УС выбираются минимальные размеры чувствительно" площадки фотоприемника и определяются его координаты на выходе оптической системы.

При расчете мощности и тока на выходе преобразовате.чя на основе УС с граничной модуляцией излучения произведен учет ширины объемных диаграммы направленности ИИ и апертурной характеристики фотоприемника и конечности размеров чувствительной площадки ФП. Если взаимное расположен те ИИ, УС иФП таково., что регистрируемое излучение из-за небольших размеров чувствительной площадки яотоприемника при значительной ширине ДН ИИ имеет угловую расходимость в плоскости, перпендикулярной поверхности световода, на порядок больше', чем в плоскости световода, то расчет коэффициента светопускания производится /с погрешность*} до 5Г5/ по плоской модели ДН ИИ. Пои этом величина фототока определяется как - ¿/2*4

^'/„„¿artsv, (/Jtsùr f&r - ■*"))] ■ ¿Рл {<гп-и>г (si, ■ - с(о)) +

где Xm<rr * erti f {¿/(¿Ж if&rft>t)J> Xnùi * ty ,

!(?•[•••] , f*n C- J- функции, описывающие_вид апертурной характеристики ФП и ДН ИИ соответственно; ¿/s-.'угол между центральными направлениями апертурной характеристики ФП и излучения; /f* - протяженность чувствительной площадки ФП в проекции на плоскость световода; Sfxr - чувствительность ФП на длине излучения,, создаваемого ИИ, для нормального падения лучей.

Для случая связи управляемого световода с источником излучения и фотоприепником с помощью волоконных световодов максимальная суммарная

длина , обеспечивающая заданную величину динамического диапазаона „ тал

В1 ■ определяется как -204/*/у/

'•*>»"' " 2 Зле '

где Вас - затухание в ВС, дБ/юл- максимальный ток ФП при

Р =0; Хм - ток ФП, обусловленный шумами.

' г

Значение коэффициента светопропусканйя г, определяемое как z-существенно меняется при незначительном изменении эффективного показателя преломления внешней среды так как результат от изменения уело-

вий внутреннего отражения луча накапливается при каждом последующем отражении.

Для эффективного соединения с помощью волоконных световодов управляемого световода с источником излучения и фотоприемником, выносимыми из зоны регистрации физического воздействия, применены устройства двунаправленной оптической связи на основе фююшнов. '

В третьей главе рассмотрены вопросы создания базовой конструкции для малогабаритных оптических преобразователей с граничной модуляцией в системе двух одномодосых коаксиально расположенных цилиндрических волноводов, обеспечивающей попиленную чувствительность к изменению эффективного показателя преломления внешне": среды. Разработаны теоретические основы преобразователе'! с упр (йилемоП связью коаксиально расположенных волноводов. Такие преобразователи состоят из волноводного стержня, окруженного волношдом в виде трубки, между которыми находится также концентрический разделительный слой /рис. 4/. Конструкция преобразователя позволяет производить эффектное управление распределением рптической мощности мезду двумя одномодовнми волноводами стерженем и трубкой, с помощью изменения показателя преломления внешней, окружаю--щей трубку среды и является базовой для создания унифицированных преобразователей различных физических величин.

Показано, что для рассматриваемой коаксиальной структуры относительные амплитуды поля в стержне (2)\\ трубке ¿г{Я) равны:

ЛУ л/САСт -/гГ/4 " </>*

>

/4/

' z /¿>¿>

f'-Pr - -Лto) —==========• lst»(*YCtCr*

-frm Y'-fá-Ar^

¡(f* -/гГД)'¿rW/г /c*b<c/B*-/erf/+)}e * /V

где Сл,Сг- коэффициенты связи стеряня и трубки соответственно;^» постоянные распространения излучения в стороне и трубке.

Длина биения //, расстояние, на котором происходит передача максимальной энергии из стержня в трубку или наоборот, определяется как ¿f - jr/¿ тслсг -frjyt, • А/

Если постоянные распростарнения волны вдоль стержня и трубки /ли /г равны, то l(*z/jtc+Cr . В этом случае при Л'/íвся энергия полностью переходит из стержня в трубку, т.е. наблюдается полное переключение, что отсутствует при /л^г. Для условий консеррации мощности получены выражения для определения коэффициентов связи. Показано, что в зоне эффективной связи указанные коэффициенты принимают одинаковое значение.

Расчет длины биения ¿^показывает, что максимального значения она достигает при показателе преломления окружающей трубку среды /?+, равном показателю преломления переключения Ля, при котором осуществляется передача наибольшей мощности из одного волновода в другой, или вблизи этого значения /рис.5/. При увеличении толщины разделительного слоя между стержнем и трубкой связь волноводов ослабевает, что приводит к существенному увеличению длины биения /У .- ' '

Изменения мощности РабхЬ А-/я)вдоль оси коак'сиалыгого ВС определены через амплитуды Ая и !гак:

/Ъ(х)* , Рг/я)' ¿А, ,

где знак означает комплексно-сопряженную величину. Для случая

=1, =0 в условиях консервации мощности

Величина передаваемой из одного волновода в другой мощности зависит от координаты вдоль оси ВС. Максимальное значение этой мощности &ыг определяется, если-«'-^'" /рис.6,7/. В этом случае, приняв

¿гминимальное значение мощности , остающейся в стержне, и максимальное значение мощности Аг/»*гя в трубке равны соответственно: _ , _I_. 7 - /9/

рл~о, - и - J г* ,

Ргг»*** -ТТгяГ^ТУ/!?!* Ро '

Разработана методика расчета и исследовано влияние конструктивных и технологических параметров на характеристики коаксиального преобразователя. Теоретически определена и экспериментально подтверждена высокая чувствительность коаксиальных волноводов к изменению эффективного показателя преломления внеашей среды. Полный переход энергии из одного волновода в другой наблюдается при изменении этого показателя на Ю-3____КГ4.

Четвертая глава посвящена исследованию маломодового режима работы коаксиального преобразователя и анализу погрешностей. Анализ разработанной модели управляемой связи малоыодовы;; коаксиальных волноводов показал, что необходимым условием обмена энергией мекду волноводам« данной структуры является равенство азимутальных чисел мод-волноводов. .

Учет коэффициентов затухания связанных волноводов показывает, что по мере увеличения разности коэффициентов затухания трубчатого и стер-глевого волноводов уменьшается доля энергии, пере.чоджей из одного

bai и сирость Ре ичн - П,) при й- vai

Ре, м чн

•¿О -

¿абисииость P¿ » j(fít,) при Lj»=Vûî

<,т Цц 1,192 1,Ь9Ц 1,1/9?

1i--1.<i9S~, 0,6}2f tutut CL* I.Stiltn, C-t>-<,Sn 4M, {-t- 9,0 Hin 2-6 ï 7.0**»,

¡аЬисиносгь tu>xp¡puijutMO¿ vyic/fimuvurert/

l r " / r

\ l ir 1 / í / l / 1

t,S, ni' f.l/SS, 0,652» n*», ll^l.mtn, b-5,Srt», C' 7,0 n¿rf l-U»-. fflcn, ¿-i>^,/ÍCH,i-Pt„,= ffn,) Рис.7

3ûJui>u/«Oi>mb Pfftfi*) при t'Qi

У*'»-' Й: Hfifrïl) (ií.b)fyffiñFñí)(<i't) рк агнез

e.i 0.</ 0,г

0.F

\\//f. // 1!<л

\T7. fl

11

Y

f,\ \\ J" rA

\ V г /

\ A /

a <5 Рис.8

Зависимость Utwx-¿fee)

O.z fa.'-n,'

tñrar

i,4S г "~4S¡ "v

Pac.9

в,2 •

-ог

/ У —x —

Зависимость ^Ly-J^^/npn «^^»t

/VA=0,X5; =1,9? ; l/=I,4 O Рис.10

02S

в

J

волновода в другой в зоне максимальной связи. Ецполнениэ волноводов с различными коэффициентами затухания ведет к изменению характеристик преобразователя на основе управляемой связи коаксиальных волноводов и при IV»-»" периодический характер изменения энергии в волноводах исчезает.

Взаимодействием между волноводными модами, разность постоянных распространения которых больше 3 2", с погрешностью 3$ можно пренебречь. При выполнении стержневого волновода одномодопым, а трубчатого ¡галомо долим можно ¡»осматривать только взаимодействие между двумя линейно поляризованными модами I Ам* и при достижении равенства их

постоянных распространения. При выполнении маломодовыми двух волноводов коаксиальной структуры общее решение является суперпозицией взаимодействия волноводных мод с одинаковыми азимутальными числами.

Значение постоянных распространения каздого из волноводов определяется сх'о пар;шотрами и регулируется в случае коаксиального ВС путем изменения . Неточность выполнения волноводов ведет к изменению показателя иреломл'ения /Я* , при котором достигается равенство ¿>* . Нахождение ко&/>..ициента влияния какого-либо параметра сведено, к определению^■ > //г/

где (/в" ■

Величина остается одинаковой для всех ,

г" "'0/7777*' + Я М-1 С /77»* JJ . ЛК/>о -р^Г г — ■ ' /**/

Поэтому анализ плияния параметров проводится по выражении .

Значение постоянных распространения зависит от х^еометрических размеров каждого из волноводов и показателе»! преломления слоев. Наибольшее влияние оказывает неточность выполнения показателей преломления ^ и /7} /рис.8/. Оценка чувствительности структуры к изменению эффективного показателя внешней сродн ## произведена на уровне =0,5, что соответствует линейному участку о;иис 1Ж'Ости /(*>+) . С учетом того, что схем* в диапазоне взаимодействия мод,^^«• '

Для одномодоьога режима работы стпр шеоого волновода, выпопчан-ного из кварца, ~~ 40С0. Одним -ла основных условий, которое

должно быть выполнено при изготовлении коаксиального преобразователя, является равенство я* я"1* , Выполнение его означает, что диапазоны постоянных распространения волноводов совпадают, т.е. всегда найдется такое значение 'к, -прч котором выполняется условие/*"/г. При обеспечении равенств;.; лочл^атслек' преломления с точностью I-и изготовлении геометрических-. размеров с погрешностью 1%, что обес-

печивается технологией, происходит уход показателя преломления точки переключения на неличину 5-Ю-^.

Влияние эллиптичности сводится к учету существования двух мод в каждом волноводе с одинаковыми коэффициентами связи и постоянными распространения, незначительно отличающимися друг от друга. Увеличение эксцентриситета ВС ведет к уменьшению чувствительности структуры и уменьшению глубины модуляции' /рис.9/. Если-длина коаксиального волновода. много больше'длины "биения", то возможна ситуация, когда' изменение мощности на выходе для двух мод идет в противогазе и суммарный сигнал остается неизменным. Современные методы контроля при изготовлении ЕС позволяют обеспечивать разность между большой и малой полуосями сечения волновода менее 1$.' Это приводит к изменению функции преобразования не более, чем на 0,Ь%.

В пятой главе рассмотрен вопрос построения преобразователен с перемени™ скачком показателя преломления /ОСП/ на границе управляемого световода. Модель для этого случая граничной -модуляции оптического излучения получена путем конкретизации механизма изменения отражательной способности при изменении показателя преломления внешней среды. Для определения оптимального расположения ИИ, соответствующего наибольшей чувствительности,рассчитывается зависимость величины перепада выходного сигнала /Ряме или -Г?>» / при смене рассматриваемых сред //& / от угла ввода излучения. Оптимальный по чувствительности угол распространения излучения определяется по положении максимума на разностной кривой.

Проведенный анализ световых полей показал, что для управляемых световодов с многократным отражением излучения в них толщина и длина световода не оказывают существенного влияния на функцию преобразования. Это обусловлено тем, что выходной сигнал преобразователя определяется той частью лучей ДН излучения, которые распространяются по световоду без потерь на отражение. Незначительное изменение выходного сигнала связано с малой частью лучей, которые не полностью гасятся при прохождении через световод, и.составляет 0,25%/шл, что позволяет для протяженных световодов пренебречь влиянием их длины и ширины на выходной спгнал преобразователей с ПСП. В этом случае ^ ^ А> (Т* - ^е} • ,5>/> " С /<*/

гда Г. / - / % ' .

При увеличении ширины ДН источника излучения уменьшается чувс-тмтллъность преобразователя к контролируемому перепаду показателя Коэффициент илияния пг/ринк ДН, оцениваемой параметром

Лу , на изменение xoica Tf* рассчитывается по выражению

-r.jr&r CJ"líf Vf/i'f")]/*?'?" •

Определено, что все зависимости выходного тока Jf^* преобразователя с ИСП от изменения показателя преломления граничащей с ним среды проходят через одну точку вне зависимости от ширины ЛЛ излучения.Этой точке, в которой выходной сигнал не зависит от разорсса ширины дД из-лучония, соответствует выполнение условия -0. Соотношением-параметров, при котором выполняется ото условие, является /s¿"¿<> ■ Наедена зависимость для определения показателя преломления материала световода ff» по заданной величине максимально контролируемого показателя преломления внешней среды

п, = (г * Сл/pf» J ^Jf»* >

где Сп - коэффициент, зависящий-от формы управляемого световода; дли плоских УС ¿v» 3...5°.

Проведен анализ погрешностей преобразователей с I1C1I, определены коэффициенты влшшия погрешности установки источника излучения, разброса по!сазателя преломления материала световода. Для стабилизации мощности источника излучения использована схема с оптической обратной' связью, обеспечивающая дополнительную температурную погрешность не более 0,Й^/Ю°С.

Разработана мотоднкл ¡«счета преобразователей с ПСП, которш по исходным данным, пключающим чувствительность к изменению показателя преломления внешней среды, погрешность измерения, перепад показателя преломления внешней среды, температурный диапазон, позволяет рассчитать конструкцию преобразователя и определить режимы работы входящих в него элементов. Применение преобразователей с ПСП эффективно в тех случаях, когда использована схема приведения, обеспечивающая преобразование внешнего измеряемого воздействия в равномерное изменение показателя прело;лления граничащей с управляемым световодом среды.Это ■достигается при расположении'над модулируемой поверхностью световода электро-, термо- или магнитооптических материалов, а также при изменении показателя преломления в результате смены внешней ореды. Созданы построенные по такому способу идентификаторы состава жидких сред для обнаружения конденсата в топливных баках и' для определения концентрации смешивающихся жидких сред для пищевой, топливной и химической промышленности, преобразователи маломощных ..электрических сигналов и магнитного поля. Идентификатор вида жидкости ИВЖ-2 обеспечивает контроль внешней среды по показанию преломления в диапазоне 1,33...1,48; имеет чувствительность - 26 В/1, абсолютную погрешность определения л/i =0,0Со в температурном диапазоне 0...60°С,

потребляет 1,2 Вт,, напряжение питания - 10 В, +20$, - Ъ%. Он содер-дит встроенную схему термостабилизации, имеет аналоговый выход и цифь ровое отображение информации. Конструктивно оформлен в виде первичного преобразователя и электронного блока. Для получения более полной информации об идентифицируемой жидкости предложено использовать несимметричные световоды в схеме, обеспечивающей одновременное измерение показателя преломления и плотности жидкости.

• Шестая глава посвящена построению оптических преобразователей, в которых модуляция оптического излучения осуществляется за счет изменения площади оптического контакта /ÏICK/. Площадь оптического контакта S может быть изменена при использовании схем приведения, в которых обеспечивается контакт управляемого световода с упругими объектами, происходит изменение положения границы раздела контактирующих с управляющим световодом сред или происходит изменение суммарной площади взаимодействия со случайно расположенными инородными областями. '

При наличии протяженного управляемого световода с переменной площадью оптического контакта S выражение для величины тока ФП запишется в виде - Sec /¿""/я..< ) ,

r ' J r „seta <£Z£iïz2 , ,

K-x.lSfli) si , _ I , /cas £>r r „

« [crcsù (n,sù,(û,-<*.))J fy>nfaresù> (/},sà> ¿б'.-Ы.)) »

где Л* (fft.s) - количество отражений луча от внешней среды, с котором имеется оптический контакт;/^- исходный показатель преломления внешней среды,>#¿0 .

Выражения для определения идентичны формулам .для

Если приметается плоскопараллельный протяженный световод с линейно изменяющемся вдоль него площадью оптического контакта, выраже- • ние для тока JW упрощается „л

Sri ^

À&f

у A/B-JJjjer > /'?/

где с * tfijifff, , А - протяженность оптического контакта вдоль УС !

лрко выраженная нелинейная зависимость показа-

тельно.! функции позволяет использовать преобразователи с переменной плс.ипдьы оптического контакта в качестве сигнализаторов внешней среды.

Предложено ;уш линеаризации функции преобразования таких преобразователей на поверхность протяженного световода, контактирующую со внешней средой, наносить отражающее покрытие, ширина которого зависит от протяженности оптического контакта Л и отражательной способности границы световод-маска. . При_ ¿з =1,0 или при применении многоканального управляемого световода оно имеет форму диагональной маски/

Использование упругих светопоглощающих материалов, вводимых в оптический контакт со световодом, позволяет создавать преобразователи с ПСК на основе управляемых световодов призменного типа с одним-двумя отражениями от модулируемой границы сред. Вид функции преобразования преобразователя с ПОК зависит от распределения световых полей по модулируемой границе сред и формы упругого светопоглощающего материала, вводимого в оптический контакт со световодом. Наилучшая линейность шункции преобразования достигается при призматической форме упругого- тела.

Инородные частицы; попадающие на поверхность открытого световода, влияют на величину выходного сигнала, который может быть определен 1.3 • эмпирического выражения, формально совпадающего с законом Бу-. гера для поглощающих срод:

где - аналог коэффициента экстинкции для воздействия инородных частиц на поверхность преобразователя с ПОК; г>У - относительная площадь взаимодействия с равномерно расположенными инородными частицами;

- ток фотоприемника при отсутствии инородных частиц.

ддя обеспечения модуляции выходного.сигнала преобразователя с ПОК, близкой к 100$ при использовании ИИ с широкой диаграммой направленности с сохранением высокого к.п.д., профиль чувствительной поверхности УС должен иметь форму логарифмической спирали, в фокусе которой располагается источник излучения.

На основе управляемых световодов с переменной площадью оптического контакта с упругими телами разработаны преобразователи усилия, бесконтактные переключатели; на основе-открытых управляемых световодов созданы оптические и волоконно-оптические преобразователи уровня жидкости, способные работать в агрессивных, пожаро-, взрывоопасных средах, и сигнализаторы уровня, имеющие погрешность фиксации уровня жидкости не более 0,1 мм, длину волоконного кабеля дб"300 м, напряжение питания +5В. Описанный принцип контроля состояния оптической поверхности' использован при разработке устройства управления автоматической очисткой стекла. Устройство управления предназначено для по-

Бншения качества процесса очистки, обеспечивая минимальные помехи в основном информационном потоке, распространяющемся перпендикулярно стеклу. Для идентификации стороны загрязнения стекла предложено использовать дополнительные маскирующие покрытия.

В седьмой главе изложены вопросы построения преобразователей на основе оптического туннельного э.^екта /ОТЭ/ для измерения давления и усилия, приводимых к перемещению при помощи упругой мембраны. Упругая мембрана из оптического штериала располагается, на расстоянии ¿ в ' доли микрометра от внешней поверхности световода, обеспечивающем наличие взаимодействия мембраны с оптическим излучения, распространяющемся в управляемом световоде. Функция преобразованиядля зтого случая получена аналогично /2/, отличаясь использованием отражательных ■ способностей и , рассчитываемых с учетом переменной величины . -

Показано, что для 29¿20° приближенно мото считать, что отражательная способность ра!?ходящегрсн потока излучения с симметричным светораспределением равна отражательной способности осевого луча При этом ток ХГ"в pageH

Аналогично мокно принять, что для отралсательная способ-

ность для немонохроматического излучения приближенно равна от-

ражательной способности на длине волны максимума спектральной характеристики излучателя. За счет появления фоновых засветок, образуемых немодулируемыми боковыми лучами диаграммы направленности, рассеяния света в местах стыковки волоконных световодов с УС и микронеровностей контактирующих поверхностей мембраны и световода происходит уменьшение глубины модуляции выходного сигнала преобразователя; ее максимальное значение составляет 60-80$. Выбор положения рабочей точки на функции преобразования преобразователя на основе СТЭ осуществляется 1 с помощью задания начального зазора мезду мембраной и световодом.

Определены основные характеристики и параметры преобразователя с ОТЭ для измерения пульсаций давления, выполненного на основе кварца. Минимально детектируемое давление рассчитано при условии, что минимальный детектируемый фотоприемником сигнал ограничивается дробовым шумом, и составляет единицы Па. Резонансная частота для.системы кварцевая мембрана-воздушный зазор составляет более ICO кГц,.динамический диапазон преобразователя более 90 дБ в частотном диапазоне 2500 Гц. Основная погрешность, определяемая погрешностью нелинейности, зависит от того, какой участок зависимости f выбран в качестве ра-tf-ovro. для уменьшения погрешности нелинейности необходимо выбирать •

крутой участок этой зависимости, на котором она составляет X. ..2%. Определено влияние изменения осевого угла падения излучения, отклонения толщины и радиуса мембраны на погрешность преобразователя с ОТО. Изготовление преобразователя с ОТЬ полностью на основе кварца обеспечивает его работоспособность на повышенных температурах. Теоретически рассчитанная и экспериментально подтвержденная дополнительная температурная погрешность в диапазоне температур 0...500°С не превышает 0,2^/Ю°С.

, Для компенсации дополнительной температурной погрешности предложен спектральный метод компенсации, при котором производится тестирование оптического канала на двух различных длинах волн.

На основе УС с оптическим туннельным эффектом построены преоб-.. разователи с частотным выходом, обладающие повышенной стабильностью и линейностью функции преобразования. В этом случае в качестве прокладки, обеспечивающей фиксацию начального зазора Л , используется пьезорезоиатор, подключенный к автогенератору. Пьезорезонатор, изменяющий в процессе работы сбою толщину, а, значит, и величину зазора меняет светопронускание оптического канала с частотой механических колебаний пьезорезонатора /о . Под действием прикладываемого к мембране усилия Г изменяется резонансная-частота {р .

Разработана методика расчета, которая по исходны!/, данным: диапазону измеряемых давлений, чувствительности, температурному диапазону, полосе частот, основной и. дополнительной погрешности позволяет выбрать материал оптических элементов преобразователя и определить их конструктивные размеры. Для пульсаций давления -30 кПа, -емпера-турного диапазона 20-5С0°С и нелинейности функции преобразования (Рил =2,5% получены параметры: диаметр мембраны - 5мм, начальный зазор 0,200 мкм, толщина мембраны 0,5 мм, диаметр световодов - 1,5 мм,внутренний диаметр кольцевой канавки - 2 мм, материал призмы и мембраны плавленый кварц.

В восьмой главе рассмотрено построение оптических преобразователе/! на основе базовой схемы с граничной модуляцией излучения в системе двух коаксиальных волноводов, описанной в гл.З и гл.4.

Показано, что расположение вокруг двухканалыюй коаксиальной . структуры электрооптических, магнитооптических, фотоупругих и т.п. материалов позволяет создавать волоконно-оптические преобразователи, чувствительные к различного вида внешним воздействиям'.' Основным условием получения высоко.-, чувствительности в этом случае является однородность изменения показателя преломления вокруг коаксиальной структуры при подаче внешнего воздействия. Если это изменение неоднородно,

\

то работа волоконно-оптического преобразователя должна основываться на "уходе" из зоны максимальной связи волноводов.

Разработан преобразователь температуры, который использует термооптические свойства слоев коаксиальной структуры. Изменение выходной мощности преобразователя носит нелинейный характер: где / - длина первичного преобразователя, поэтому рабочий участок для получения линейной функции преобразования должен быть ограничен. В связи с тем, что диаметр первичного преобразователя на основе коаксиального волновода достаточно мал, постоянная времени составляет величину ~0,1 с. Термоциклирование показало, что гистерезис функции преобразования практически отсутствует, что обусловлено изготовлением первичного преобразователя нз кварца. Чувствительность преобразователя температуры легко регулируется изменением длины двухканально-го коаксиального волновода.

Определено, что происходящее при механических деформациях изменение показателей преломления всех слоев коаксиального волновода за счет фотоупругости по величине достаточно для управления связью между каналами волновода /рис.1С/. Чувствительность тензопреобразовате-лей, построенных на этой основе, возрастает прямо пропорционально с увеличением длины активного участка. Минимально детектируемая дефор-

_7 _р

мация составляет 10 ...10 . душ уменьшения температурного дрейфа коаксиального преобразователя должно удовлетворяться условие нулевой чувствительности к изменению температуры

' г м г '

где /г, - характеристические параметры стержневого и трубчатого волноводов соответственно; .

В связи с тем, что измените температуры приводит лишь к дополнительному перераспределению мощности между двумя каналами коаксиального волновода, то фиксируя общую мощность излучения на выходе двух каналов, предлагается-управлять' током накачки источника излучения,устранял влияние температуры на источник излучения.

Показана возможность использования коаксиального тензопреобразо-вателя для измерения давления, усилия и определения места несанкционированного механического воздействия. Разработан маловозмуцающий виброчастотный расходомер на основе коаксиального двухканального волновода, обеспечивающий получение информации об объемном и массовом расходе жидких и газообразных сред.

Исследована возможность управления оптическим преобразователем па основе управляемой связи коаксиальных волноводов с помощью элект-

рического поля. При использовании в ¡сачестве внешней'среди жидкого кристалла получена 95% модуляция вцходного сигнала и показана чувствительность коаксиального преобразователя к положению плоскости поляризации излучения при работе с окружающими его анизотропными средами /рис.II/.

Унифицированная конструкция коаксиальных преобразователей содержит первичный преобразователь на основе управляемой связи волноводов, систему капилляров для стыковки с лазерным источником излучения ЯЛШ1-204, схему стабилизации и электронный блок. Разработана методика расчета конструктивных параметров унифицированных оптических преобразо-вагелеи с граничной модуляцией излучения, в соответствии с которой по максимальному значению входной величины, динамическому диапазону, температурному диапазону, оснопной "и дополнительной погрешности, величине входного сигнала производится выбор типа схемы с граничной модуляцией интенсивности излучения, рассчитываются параметры схемы приведения, выбираются источник излучения и фотоприемник, производится расчет параметров первичного преобразователя и схемы электронного блока.

В девятой главе разработана структура волоконно-оптической системы на основе волоконных линиИ связи и унифицированных функциональных узлов с граничной модуляцией излучения в двухканальных коаксиальных волноводах. Показано, что для повышения производительности волоконно-оптической системы в ее состав должны быть введены дополнительные ответвители, приемники и передатчики управляющего сигнала. При этом пропускная способность увеличивается в 1,5 раза и не изменяется при увеличении интенсивности потока заявок на передачу пакета. Использование встречно направленных потоков оптического излучения различного спектрального диапазона позволило обеспечить допусти мую ' ошибку коэффициента связи направленных ответвителей 2'Ю-0 и перекрестную помеху 31 дБ. Использование спектральной чувствительности управляемой связи коаксиальных волноводов позволяет увеличить число выделяемых демультиплекором информационных каналов, которые могут отстоять друг от друга яа 7...10 нм и производить стабилизацию длины волны и мощности инжекционных лазеров. Обнаружение несанкционированного доступа в оптический моноканал произведено с помощью двухканаль-ного волоконного световода, испытывающего изгибы одного радиуса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ

I. Осуществлено теоретическое обобщение и разработаны научно-обоснованные .технические решения, связанные с созданием физико-технических и конструкторских основ построения оптических и волоконно-оп-

тических унифицированных преобразователей на основе управляемых световодов с граничной модуляцией излучения и рассматривающие их как альтернативу, т.е. обеспечение возможности выбора, традиционным измерительным преобразователям /датчикам/ и другим функциональным узлам /модуляторам, переключателям, демультиллексорам, сигнализаторам/, которые пригодны для работы в экстремальных условиях пожаро- и взрывоопасное™, высоких и низких температур, сильных электромагнитных полей, совместно с волоконно-оптическими линиями связи и специальных применений , благодаря исключению переноса информации с помацью электрических сигналов, использованию в качестве носителя оптического излучения и применению унифицированной схемы с граничной модуляцией излучения, 'обеспечивающей высокую чувствительность к изменению эффективного показателя преломления внешней контролируемой среды и возможность регистрации широкого набора физических.воздействий.

2. Сформулирован принцип построения оптических преобразователей , на основе их унификации - для обеспечения рациональной технической

реализации оптических преобразователей и функциональных узлов необходимо использовать схемы, реализующие механизм приведения измеряемого или управляющего физического параметра к изменению эффективного показателя преломления на границе сред, в совокупности с унифицированной схемой с граничной модуляцией /в световодном или волноводноы варианте/ для воздействия на параметры оптического излучения.

3. На основе анализа структуры преобразований входной физической величины в процессе ее регистрации в оптическом преобразователе к распределения световых полей в управляемом световоде в приближении параксиальной оптики разработано обобщенное теоретическое описание з создана методика расчета оптических преобразователей с граничной модуляцией оптического излучения, позволяющая определить минимальные размеры фоточувствительной площадей приемншеа и.его координаты относительно световода, для преобразователей с плоским управляемым световодом с малым углом видения фоточувствительной площадки приемника из месторасположения источника излучения созданы методики расчета светопропуска- . кия по плоской модели диаграммы направленности источника излучения, учитывающие' протяженность световода.

4. Теоретически и экспериментально обосновано применение базовой схемы малогабаритного оптического преобразователя с управляемой связью волноводов для построения функциональных узлов помехозащнщенных систем контроля. Разработаны теоретические основы преобразователей с управляемой связью коаксиально-расположенных волноводов; определены относительные амплитуды поля и длины биения в системе двух коакеиаль-

них волноводов, определены коэффициенты связи для условий консервации мощности, теоретически определена и экспериментально подтверждена высокая чувствительность системы двух коаксиальных волноводов к изменению эффективного показателя преломления внешней среда. Разработана методика расчета параметров преобразователей на основе управляемой связи коаксиальных волноводов.

5. Для маломодового ре:.аша показано на основе анализа разработанной модели, что необходимым условием обмена опершей между коаксиальными волноводами является равенство азимутальных чисел мод волноводов. Определены требования к физико-технологическим и схемотехническим параметрам, определяющим точностные характеристики преобразователей на основе управляемой связи коаксиальных волноводов; произведен учет коэффициентов затухания связанных полноводов и определено, что по мере увеличения их разности уменьшается доля энергии, переходящая из одного волновода в другой в зоне максимальной связи. Показано, что взаимодействием между болноводными модами, разность постоянных распространения которых больше 3 б, с погрешностью 3% моото пренебречь; при выполнении стерневого полиовода одномодовш, а трубчатого - маломо-довым,.можно рассматривать только взаимодействие между линейно поля-ризованншм! модами LP„r и IРа1Г при достижении равенства их постоянных распространения; при выполнении двух волноводов коаксиальной структуры маномодовыми общее решс-нле является суперпозицией взаимодействия волноводных мод с одинаковыми азимутальными числами. Установлено, что современный уровень технологии обеспечивает наличие эксцентриситета волноводов, вызывающего вследствие возникновения парных мод.уменьшение эффективности связи и изменение функции - преобразования не более, чем иа 0,5%.

6, СЛормулированы требования к схемотехническим и физико-технологическим параметрам элементов преобразователей с граничной модуляцией оптического излучения: - с переменным скачком показателя преломления; - с переменное площадью оптического контакта; - с оптическим туннельным эффектом. Обобщение результатов проведенного теоретического анализа и экспериментального исследования показало, что снижение погрешности от разброса ширины диаграммы направленности источника излучения сопряжено с его расположением относительно управляемого световода и обеспечивается при распространении осевого луча под критическим углом полного внутреннего отражения; в.чд "функции преобразования при контакте световода с"упругими объектами зависит от распределения световых полей на модулируемой границе и формы упругого светопоглощающего материала, вводимого в оптический контакт. Определена эмпирическая зависимость влияния инородных частиц, попадающих

на поверхность открытого световода, на его светопропусканне. Предложены оригинальные решения преобразователей, обеспечивающих функцио- ' нирование в соответствии с требованиями линейности и температурной стабильности.

7. Разработаны функциональная схема волоконно-оптической системы контроля на основе унифицированных функциональных узлов с граничной модуляцией оптического излучения и устройства обеспечения функционирования: переключатели, направленные ответвителк, дсмультиплек-соры, устройства контроля состояния волоконно-оптического моно!санала.

8. Созданы, запущены авторскими свидетельствами и внедрены при участии автора новые типы преобразователей и функциональных узлов, использующих управляемые световоды с граничной модуляцией оптического излучения: малогабаритные преобразователи и сигнализаторы показателя преломления жидких сред к конденсата в топливных баках, преобразователи электрических и магнитных поле>\, бесконтактные переключатели, преобразователи и сигнализаторы уровня агрессивных, погаро- и взрывоопасных жидких сред, устройство контроля чистоты оптической поверхности подвижных объектов, высокотемпературные преобразователи давления и пульсаций давления, малоинерционные преобразователи температуры, тензопреобразователп, преобразователи расхода жидкости и газа, стабилизированные направленные ответвителк, сигнализаторы места приложения усилия, спектральные.демультиплексоры, устройства обнаружения несанкционированного доступа, преобразователи'точки росы для системы кондиционирования,воздуха.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследован^! по-■ казали, что по совокупности важнейших параметров к характеристик унифицированные оптические преобразователи на основе управляемых световодов с граничной модуляцией оптического излучения представляют собой новый класс функциональных преобразователей, дополняющих базис измерительных преобразователей для специальных условий эксплуатации и применений. •

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Удалов Н.П., Бусурин В.И. Сптрон с управляемым оптическим каналом В кн.: Всесоюзная научно-техническая конференция по микроэлектронике Львов.-1975.-с.246.

2. Буачидзе З.Э., Бусурин В.К., Никитин В.В. и др. Исследование диэлектрического волновода с изменяемым скачком показателя преломления на границе .//Квантовая электроника.-1976.-/¡2.-с.448-450.

3. Бусурин Б.II. Сптрон с тонкоплечным управляемым оптическим капало« // В кн.: Вопросы исследования-и проектирования систем управления,-

4. Вози^/п У.1.; УегяВРГ ¿//>гегг&аеХ* :£ лга/таР ¿1РГЯ6У и иргагР/авко-шуегт/п ¿¿гага/псг . - 77 - . —

5. УдаловН.П., Ьусурин Б.И., Ьуачидзе 3.3. Преобразователь электрических сигналов на основе, оптрона с УОК.// В'кн.:У1 Всесоюзный семи-пар по оптическим средствам передачи,' преобразования, переработки и хранения информации.-..!.-1978.-о, 3-4.

С. Удалов Н.П., Бусурян В.И., Иасишсов В.К. Измерительные уст}.с,"стиа на основе оптрона с уираш.чегшл каналом одного вида.//В кн.:С1ш.ко-электронные приборы в системах контроля I; управления.1.1. :нЩ1ТП.-1978.-с.109-115.

7 ШаРзтг &.Р., £и$иг1гг Ж Т. ям* е^гч/гг^м -мл

- Яг,¿¿г*. - - 5". 37 - 40.

8. Удалов Н.П., Ьусурин В.И., Голубев С.С. Оптоэлектронный блок измерения показателен преломления аду.ости.// В кн.:Электронная техника в автоматике.-М. :Сов.радио.-1980,-с.2СС-2П.

9. Ьусурин ИА1., Лярскш; В.'*., Садовников В.И., Удалов Н.П. Оптоолек-■тронные устройства с нарушением условий полного внутреннего отражения в оптическом канале.// С кн.¡Сптико-плектронные приборы в системах контроля и управления.-М. :!.'мШТП.-1978.-с. 92-96.

10. У лилов Н.П., Ьусурин СЛ., Голубев С.С. Индикатор вида жидкости.// В кн.-.Новые электронные приборы и устройства.-М. :.\ЩГЩ.-1980.-с.23-33,

11. Удалов ¡1.11., Ьусурин В.П., Фирсов В.А'. Оптоэлектронный уровнемер жидкости.// В кн.: Измерительные преобразователи механических и тепловых величин на базе микроэлектроники.-М.:ЫДНИ1.-1980.-с.165-169.

12. //с/аРог /У.Р.; (У.1. £егпрг /¿сАНе&г

- 8/"-К/!. - ■ г -

13. Ьусурин В.П., Пасынков В.И., Удалов 11.11. Волоконно-оптический преобразователь давления.// Приборы и системы управления.-1981.-¡'5.' -с.20-21.

11. Ьусурин В.И., Миловзоров А.В., Пасынков В.И. и др. Преобразователи неэлектрических величин на основе световодных структур.// В кн.: УН Всесоюзный.семинар по оптическим и электрооптическим методам и средствшл передачи, преобразования и хранения информации.-М.:1981,-с.75-76. ■'•• . '

15. Ьусурин В.И., Фирсов В.А. Оптико-электронный уровнемер жидкости на основе световода-двойного лучепрохождепия.// В кн. :Сптико-элек-тронние приборы для контроля линейных и угловых размеров.-Н. :'..1лПТП. 1981.-с.59-62.

16. Удалов H.II. „-Бусурин В.П., Голубев G.G. Малогабаритный рефрактометрический датчик на основе плоской управляемой световодной структуры.//В ich.: Новые электронные приборы и устройства.-М.:МДНТП.-1982. -с,45-49.

17. tf.P.; Ët/si/r/tf fyfofrrfrM/f ¿rw/tref," &T3é>J en ca/fts-j/âe^ SijM-gstdr stnrtvr,? . //S& JMfKÛ IftrA/te/yrœs . -№£'.-к У/т.

18. Btfsur/ti KI.j ¡sn>p/i Af., CâJie/fS Jt^TcAcr^f e&axtâf âjotïctrP ' ¿ssi'sig ef ft^'jc/ crysteS .nïxtsrf . // j^er^c/ Myjùs /pttrss. - /983. -A>4.-/3. 322-324,

19. Бусуркн В.И., Удалов Н.П. Сптоэлектронные устройства информационного обеспечения систем контроля и управления энергетических установок.// Известия вузов СССР.-Энергетика.-1983.-J56.-с.3-II.

20. Бусурин В.И.'Оптические чувствительные элементы датчиков.//Л кн.: Всесоюзное совещание "Проблемы теории чувствительности электронных

и электромеханических устройств и систем".-Кишинев.-1983.-е.72.

21. Бусурин В.И., киловзоров C.B. Использование оптического туннельного эффекта для повышения чувствительности датчиков акустических колебаний.//В кн.: У1 Всесоюзная конференция "Информационные измерительные системы - 83.-Куйбышев.1903.-с.52.

'22. Бусурин В.И., лярскик В.Ф.j Точилов Д.В., Удалов Н.П. Оптоэлек— .тронный преобразователь электрических сигналов на основе световодной структуры.// Электронная техника.-Сер.Радиодетали и радиокомпоненты.

1983.-Вип.2/5I/.-с.26-26. .

23. Бусурин В.И. Исследование оптического преобразователя на основе управляемой связи коаксиальных световодов.//Квантовая электроника.-

1984.- '¿2.-с.365-370.

24. Оптоэлектронные преобразователя на основе управляемых световод-ных структур./В.И.Бусурин, В.Ф.Лярскик, В.И.Садовников, Н.П.Удалов.-М.:Радио и связь.-1984.-76с.

25. Бусурин В.И., Удалов Н.П. Возможности построения преобразователей и устройств отображения информации на основе управляемых световодов.// В кн.:Оптоэлектронные преобразователи и-устройства отображения информации.-Ы.:МАИ.-1983.-с.4-16.

26. Бусурин В.il. Анализ путей реализации оптических измерительных преобразователей.// В кн. : Всесоюзная конференция. Оптозлектрошше . устройства в приборостроении и информатике.-Тбилиси.-1985.-с»95-97.

27. Бусурин В.И., Семенов A.C., Удалов Н.П. Оптические и-волоконно-оптические датчики.//Квантовая электроника.-1985.-.''ö.-с.9CI-944.

28. Гусурин 2.il., Гроховсюы С.С., Мнловзоров C.B. Акусто-оптический прссг'тозогатель даплепия.//Прпборы к системы управления.-I965-.T6.-.

29. Бусурин В.И., Миловзоров G.B. Преобразователь механических воздействий на основе оптического туннельного эфГиектао//Известия вузов ссср.-Приборостроение.-1985.-к 9.-с.75-76.

30. Бусурин В.И., Гроховский С.С. Оптозлсктрошшй пьезорезонансннй преобразователь усилия и ¿нализ его характеристик.//В кн.¡Датчики на основе технологии кцикрозлектроншш.-Ы.:МД1Ш1.-1У8б.-с.162-168.

31. Бусурин В.И., Голубев С.С., Дмитриев В.Г1. Сптоэлектрошше индшса-тори ;.лдких сред на основе плоских свотоводинх структур.// Приборы и системы упрапления.-1986.-.Ш.-с.С2-54.

32. Бусурин В.К., Прохоров Il.il. Волоконно-оптмчпский доплеровский расходомер.//!! кн.¡Лазеры в народном хозяйстве.-М. :ВД;ТП.-19С6.-с.155. 35. Отраслевой руковоя-ш'п;; материал. Пркборы оптоолектрошше с унрав-ляекш.'. и открытом оптическим каналом./М.Д.Аксененко, 3.11.Бусурин,В.В.Гар--шеш-ш, Е.В.Дегтярев,- D.H.Дмитриев.-Pi,i 22.I3.6C-L5-B/4 C7947.-ISCG.-I4c.

54. БабчспкоЛ.;,!., Бусурин З.И., Носов II.Р. Оптоэлектронние преобразователи урошш жлдкостн.// Измерения, контроль, автоматизация.-19£6.- • 1-22/62/.- с.5-15.

£5. Бусурин В.ь., Прохоров H.И., Груди ни н А.Б., Игнатьев C.B. Влияние температуры и механических напряжений на связь коаксиальных волноводов. //Квантовал электроника. -I9C7.-;Г€-т. 14.-с. 1299-1302. 56. Бусурин З.И. Принцип построения помехозаицщенных информационных сис тем.//В кн. ¡Труды респ.семинара "С-птронпая техника и пнтегральшя оп-тоэлектроника". -Киев. -ЦНыП'Н. -IS67. -с. 41.

37. Бусурин В.П. Сптозлоктронная система измерения скорости потока жидкости.// В кн.: Труды ре-си. семинара "Сптронная техника и интегральная оптоэлектроника",- Кнеп.- uií!lhtm.-i987.-c.38.

58. Бусурин В.И., Иведов C.I.Í. Устройство управления системой автоматической очистки оптических поверхностей.//В ich.: Новые электронные прн-- боры i; устройства.-1087.-с.60-63.

55._Бусурнн D.L., Еркохин ¿1.И. Оптоволоконная система сбора и распределения измерительной информации.//Измерения, контроль, автоматизация. 1987. -:А/С4/. -с. 5-10. "

4С. Бабченко А.Í.1., Бусурин Б.И., Дубовой В.,',1'., а1аликов В.Т. Методика автоматического контроля стоксовых параметров оптического излучения.// Оптико-механическая промышленность.-1986.-1'9.-с.1-3.

41. Бусурин В.И., Прохоров Н.И., Кононов В.А. Волоконно-оптический расходомер.//Электронная техника.-Сер.Радиодетали и радиокомлощ^н-^рцп. 1/ЗОС/.-Электронные .датчики.-1989.-с.IG0.

42. Бусурин В.П., Носов ¡'.Р. Тенденции развития волоконно-оптических датчиков.//Известия вузов СССР.-Приборостроение.-1969.68-72.

43. Бусурин В.И. Тенденции развития оптоволоконных измерительных преобразователей.//!) кн.: Труды респ.семинара "Оптические и оптшсо-алек-тронные методы и приборы для точных угловых и линейных измерений и оптронная техника".-Киев.-ЦНИИИТЭИ.-1385.-с.19.

44. Ъусурин В.И. Состояние и возможности унификации волоконно-оптических датчиков для технологических процессов.//В кн.:Всесоюзная конференция "Твердотельные волоконные датчики для прецизионного машиностроения". Каунас.-I9ü0.-с.64-66.

45. Бусурин В.И., Прохоров H.H. Унифицированный волоконно-оптический модуль для датчиков физических величин.//В кн.:Всесоюзная конференция "Быстродействующие элементы и устройства волоконно-оптических и лазерных информационных систем".-Севастополь.-I9S0.-с»97.

46. Бусурин В.И., Носов L.P. Волоконно-оптические датчики.-Ы.:Ьнерго-атомиздат.-1990.-256с.

47. Бусурин-В.Ii., Шведов C.U., Прохоров H.H. Оптоэлектронный датчик наличия загрязнения стекла для автоматической системы управления стеклоочистителем автомобиля.//в кн.:Труды HhHAci.-I9S0.-2un.69.-с^46-53„

48. A.c. 510066 СССР, МКИ2 Н 03 К 19/14. Оптоэлектронный переключатель /В.И.Бусурин, Н.Ф.Полякова.

49. A.c. 636803 СССР, ¡ЛКН2 А 63 В 9/С2. Фиксатор уколов при фехтовании /Н.П.Удалов, В.И.Бусурин, Б.И.Бутенко, Ю.П.Кашурин.-0публ.15.07.79. Бюл. J& 2G.

50. A.c. 673285 СССР, ЫКИ2 Н 03 К 17/78. Бесконтактный оптоэлектронный сенсорный переключатель/ Н.П.Удалов, В.И.Бусурин, В.И.Садовников, Л.Г. Попов, В.Д.Гавритенков.-Опубл.Об .12.78. Б ¡сл., X 45.

51. A.c. 786536 СССР, ЖИ3 6 01R 33/02. Оптоэлектронный датчик напряженности магнитного поля/ В.П.Бусурин, И.П.Юркова, А.В.Миловзоров, Н.П.Удалов.

52. A.c. 746785 СССР, ЖИ2 Н CI Р 5/СС. Оптический управляемый канал для логического оптоэлектронного устройства/ Н.П.Удалов. В.И.Бусурин, А.3.Мпловзоров.-Спубл.'07.07.60. Бюл. И 25.

53. A.c.' 8407II СССР, МКИ®60IW21/43. Индикатор вида жидкости/ Н.П. Удалов, В.И.Бусурин, С.С.Голубев.-Опубл. 23.06.81. Бюл. В 23.

54. A.c. 942562 СССР, МКИ3 Н ОГ Р 5/СО. Устройство для приема-передачи, световых сигналов/ Н.П.Удалов, В.Ф.Лярский, В.И.Бусурин.В.С.Захарченко.

55. A.c. 935838 СССР, МКИ3 G OlR33/02. Оптоалектронный датчик напряженности магнитного поля/ В.И.Бусурин, В.Е.Махоткин,'А.В.Миловзоров, О.В.Черемыскна.-Опубл. 15.06.82. Бш. й 22.

56. A.c. 1014456 СССР, ЬЖИ3 Ii Ol Р 5/00. Убтройство для приема передач! световых сЕгналов/Н.П.Удалов, 3.И.Бусурин, В.Ф.Захарченко, В.Ф.Лярский, П.К.Грпгорьег-а.

57. Л.о. [C2I256 СССР,:л«3б01 L 33/02. Сптоэлектронний датчик напряженности магнитного поля./ А.В.Йиловзоров, Н.П.Глушков, В.И.Ьусурин, С.В.;.1ихайлин, К.МЛуленов,, L.А.Устинов.

58. A.c. II2I588 СССР, Ж!^ G 01 F 23/22. Оптоолектронный датчик уровня жидкости/ В.И.Ьусурин, Н.П.Удалов, Ь,Л ,ч>ирсов.-Опубл.30.10.64.Ьюл.ЬЧО.

■59. A.c. 1096545 СССР, ЖИ3 6 Gl W 21/43. Индикатор вида жидкоети/В.П. Ьусурин, С.С.Голубев, И.Ю.Науменко, Н,П.Удалов.-Спубл.07.С6.84.ЬюлД21. .'

60. A.c. II5C5C4 СССР, ',\1КИ4 5 01N II/СО, Сптоэлектронний датчик давления /В.И.Ьусурин, С.С.ГроховскиН, Н.П.Удалов.-Спубл.15.04.Ь5. 1юл. Ji' 14.

61. A.c. II63274 СССР, !,\КИ4 б 01 Р 15/08. Акселерометр /А.А.Аватков,~

B.И.Ьусурин, А.Н.Гусев, J1.А.Скородумом.-Опубл.23.05.85. Ьш. I'- 23.

62. A.c. II6LC68 СССР, МКИ4 Н 04R23/00. Акустооптический преобразователь/ В'.И.Ьусурин, О.В.Миловзоров.

63. A.c. 1244509-СССР, (ЖИ4 6 01 К 11/12, Устройство для изчергп/я температуры/ В.И.Ьусурин, И.И.Прохоров.-Опубл.15.07.86. Ьш. !!■ 26.

64. A.c. I30I10I СССР, ЮТ4 S OlL 11/00. Оптический преобразователь усилил/ В.И.Ьусурин, О.В.Миловзоров.

65. A.c. 1299439 СССР, !ЖИ4 б Ol MI/CO. Кварцевый генератор/ В.И.Ьусурин, С.С.Гроховский.

66. A.c. 1356740 СССР, !ЖИ4 6 Ol F 71/32. Доплеровкий измеритель скорости дисперсной жидкости/В,И.Ьусурин, Н.И.Прохоров, В.И.Садовников,Т.С, Султан-Заде.

67. A.c. 1338676 CCCPG "ЖИ4 б 08 В 13/18. Сигаализационный датчик/В.И. Ьусурин, А.Ь.Грудинин, В.А.Костюхин, Н.И.Прохоров, В.И.Трусов.-

68. A.c. 1293462 СССР, '.'КИ4 б 01 В 11/16. Еслоконный тензодатчик/И.Д. Абутова, В.И.1.усурин, Н.И.Прохоров, В.И.Садовников,Т.С.Султан-Заде, Д.С.Ташин, П.11.Удалов.-0публ.28.С2.67. 1юл. JS 8.

69. A.c. 13*8982 СССР, МКИ4 G 0Ii.II/CC. Гибридный оптоволоконный измерительный преобразователь механических величин/Ь'.Р.Носов.В.И.Ьусурин,

C.С.Гроховский.-Опубл.30.03,88. Ьш. 512.

70. A.c. 1403750 СССР, 1.5КИ4 6 Ol F1/20. Волоконно-оптический расходомер /В.И.Ьусурин, Н.И.Прохоров. А.Г.Маршева.

71. A.c. I4314GQ СССР, МЕСИ ff 01 В II/IG. Волоконно-оптический тен^ датчик/В,И.Ьусурин,Н,И„Прохоров, В.И.Садовников.

72. A.c. 1483296 СССР, ЖИ4 S Ol L II/СО. Волоконно-оптический преобразователь давления/В, И о Ьусурин, Н.И.Прохоров, Г.Ю.Григорьев, С.ВДалто-бина.-Опубл.30.06о89, Ьш. > 20.

73. A.c. I52I590 СССР, МКИ4 В 25 3 19/02. Матричный тактильный датчик' /В.И.Ьусурин, А.К.Гусев , В.В.Кашкин, А.И.Пейсахович.-Опубл.15.11.89. Ьпл. )'■ 42. •

74. A.c. 1536343 СССР, Ж!5 6 02 В 26/08. Переключатель светового потока/В. И.Ьусурин, В.Л.Кононов, С.И.Рыбников.-Сцубл. 15.01.90.Ьюл. .42.

75. A.c. 1560032 СССР., МКИ4 Н С4 В 9/00. Система передачи данных/ В.И.Бусурин, Б.Л.Гореленков, В.В.Гуденко, Г.Н.Лебедев, В.С.Луговой, В.П.Школин.

76. A.c. 1552964 СССР, Ш14 Н Ol S 3/13. Устройство стабилизации длины волны и1 мощности излучения инжекционного лазера/В.И.Бусурин, 11.И. Прохоров, В.И.Садовников, Н.В.Минакова.

77. A.c. I6208I8 СССР, IvIKW5G 01 В 9/00. Многофункциональный интерЛе-рометрический оптоволоконный преобразователь/В.И.Бусурин, В.II.Дмитриев, H.H.Прохоров, В.И.Садовников.-Опубл.15.01.91. Бюл. Л 2.

78. A.c. 1634999 СССР.ьЖК5 G 01 В 11/30. Устройство контроля загрязненности оптической поверхности/В,И.Бусурин, С.М.Шведов.-Опубл.15.08.91. Бюл. й I. '

79. A.c. 1605823 СССР, Ш1Ь G 02 В 6/С0. Оптоволоконная информационно-измерительная линия связи/В.И.Бусурин, З.В.Кашклн, Н.И.Прохоров,Р.И.Лу-щиков.

60. A.c. I6IIII3 СССР, ЖИ5 G 02FI/13. Логический элемент/В.И.Бусурин, В.В.Кашкин, Н.И.Прохоров, М.И.Брмохин.

81. Полож.реш.по заявке ß 4629491/25 МКИ5 В 01 И 21/88Г Зеркало заднего вида/ В.И.Бусурин, С.М.Шведов.-Подана 02.01.89.

82. Полож.реш.по заявке J.' 4248864/11 :.КИ4 В 60 51/30. Автоматическая система очистки оптических поверхностей/В.И.Бусурин, Cf.M.Шведов.-Подана 25.С5.87.

О