Көшкінбаев сәулетбек жолдықараұлы технологиялық процестерді бақылауға арналған талшықты-оптикалық көпфункционалды датчиктердің функционалдығын зерттеу және модельдеу
Брэгг талшықты-оптикалық торларын пайдалану
жүктеу/скачать 6,91 Mb.
|
koshkynbaev-s-zh-phd-s-sp
| 2.3 Брэгг талшықты-оптикалық торларын пайдалану
Брэгг торлары бар талшықтың ұзаруын немесе оның температурасын өлшеудің кең таралған әдісі сәулелену көзі ретінде толқын ұзындығы реттелетін лазерді немесе кең жолақты қуат көзін пайдаланады [100]. Бірінші жағдайда талшықтың тез ұзаруын тіркеу үшін толқын ұзындығының өзгеру жылдамдығы аз, екінші жағдайда Брэгг торымен шағылысқан сәулеленудің төмен қуаты кедергі және құрылғының өзіндік шуы аясында пайдалы сигналды бөлуді қиындатады. Сондықтан бұл эксперименттік қондырғыда тұрақты сәулелену толқын ұзындығы бар жартылай өткізгіш лазерді және лазерге сәйкес келетін резонанстық толқын ұзындығы бар арнайы жасалған Брэгг торлары пайдаланылды. Брэгг торының нормаланған шағылысу спектрі 2.4 -суретте көрсетілген. Сурет 2.4 – Брэгг торының нормаланған шағылысу спектрі Бұл өлшеу әдісі өлшенетін талшықтың созылуының динамикалық диапазонын азайтады, бірақ сәйкесінше сигналдың жиілік диапазонын және объектілердің деформациясының максималды өлшенетін жылдамдығын едәуір кеңейтуге мүмкіндік береді. Жүргізілген өлшеулер лазерлік сәулеленудің толқын ұзындығы 20 0С және 60 0С температурада 1550,886 нм екенін көрсетті. Лазерлік сәулелену спектрінің жарты ені 0,15 нм болды. Брэгг торлары стандартты бір модалы оптикалық талшықта жасалған, өзегінің диаметрі 9 мкм және қабықшасының диаметрі 125 мкм. Бөлме температурасындағы тордың резонанстық толқын ұзындығы әзірленгеннен кейін бірден 1551,53 нм, ал сутегі талшықтан шыққаннан кейін 1550,886 нм болды, спектрдің ені 0,11 нм болды. Брэгг талшықты-оптикалық торымен шағылысқан сәулелену спектрі 3. суретте көрсетілген. Өлшеу шамамен бірдей қоршаған орта температурасында жүргізілді. Брэгг талшықты-оптикалық торының резонанстық толқын ұзындығының өзгеруінің талшықтың салыстырмалы ұзаруына тәуелділігі жақсы белгілі [26], бұл әр талшық үшін бұл тәуелділікті калибрлемеуге мүмкіндік береді. Сәулеленудің тұрақты толқын ұзындығы бар лазерді қолданған кезде объектінің ығысуы тордан шағылысқан сәулелену қуатының өзгеруімен анықталды. Ал тордан шағылысқан сәулелену қуатының өзгеруі талшықтың ұзаруынан болады.Өлшенген спектрлердің болуы градуирлеу тәуелділігін есептеуге мүмкіндік берді. Ол қуаттың өзгеруін талшықты Брэгг торының салыстырмалы ұзартылу шамасымен байланыстырады . Осы эксперименттік қондырғыда талшықты-оптикалық Брэгг торларын пайдаланудың техникалық қиындығы - қосымша құрылымдық элементтер өлшеу нәтижелеріне әсер етпеуі үшін оптикалық талшықтың зерттелетін бетпен механикалық байланысын қамтамасыз етудің күрделілігі. Айта кету керек, талшықты Брэгг торы жарық өткізгіш талшық арқылы объектінің зерттелетін бетімен механикалық байланысқан, сондықтан объектінің ығысуы басталған сәт пен тордың созылуының басталуы арасында біраз кідіріс болады. Талшықты Брэгг торындағы ұзару талшықтағы механикалық кернеу толқынының әлсіреуіне байланысты соққы импульсінің қысқа ұзақтығы кезінде жазықтық бетінің ығысу шамасынан аз болуы мүмкін. Талшықтың салыстырмалы созылу шамасы өлшенетін шаманың динамикалық диапазонынан аспауы керек және одан да көп тордың механикалық бұзылуы орын алатын ұзарту мәнінен едәуір аз болуы керек. Импульсті созу жүктемесі кезіндегі Брэгг торының сигнал пішіні (скриншот) 2.5 –суретте көрсетілген. Сурет 2.5 – Импульсті созу жүктемесі кезіндегі Брэгг торының сигнал пішіні (скриншот) Осы әдіспен орын ауыстыруды өлшеудің тағы бір қиындығы - шағылысу спектрін өлшеу кезінде қоршаған ортаның температурасы талшықты Брэгг торының температурасымен бірдей болуы керек, әйтпесе градуирлің тәуелділік дәл болмайды. Магнит өрісі объектіге импульстік әсер еткенде талшықты Брэгг торында шағылысқан сәулелену қуатының өзгеруінен алынған осциллограммаларының мысалы 2.5 суретте көрсетілген. Алынған тәуелділіктен талшықты тордың максималды салыстырмалы ұзаруы шамамен 0,01 %, ал бетінің қозғалысының болжамды жылдамдығы 0,1 м / с құрайды. Сигналдың пішіні және тіпті импульстің полярлығы талшықты Брэгг торының резонанстық толқын ұзындығы мен лазердің орталық толқын ұзындығы арасындағы айырмашылыққа байланысты екенін айта кету керек,. Зерттелетін объектінің бетіне бекітілген Брэгг торларын пайдалану сонымен қатар күрделі пішінді беттің деформация динамикасын бағалауға мүмкіндік береді. жүктеу/скачать 6,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|