НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o134.pdf (1095.07Кб)

УДК 543.275.08.021;621.391.2

1 Московский технологический университет, Москва, Россия

В статье рассмотрены вопросы разработки волоконно-оптической системы мониторинга счетчиков частиц. В настоящее время для изучения явления сальтации используют оптические счетчики частиц, которые часто располагаются на значительном расстоянии друг от друга. Для мониторинга счетчиков могут быть использованы электрические линии связи.
Однако, это усложняет и удорожает систему Поэтому нами была предложена волоконно-оптическая система и счетчик частиц, свободные от этих недостатков. Отличие предложенного счетчика частиц от известного состоит в том, что ввод излучения в счетчик и вывод рассеянного на частицах излучения производится оптическими волокнами, а прямое излучение не задерживается световой ловушкой, а вводится в оптическое волокно и может быть использовано для освещения других счетчиков, что позволяет использовать их последовательное соединение.
В процессе работы были выбрано для связи кварцевое многомодовое оптическое волокно, определены параметры оптических волокон и линз счетчика частиц, выбран источник излучения и фотоприемник.
Используя теорию дифракции света на частице, был определен диапазон измерения размеров частиц. Оценено быстродействие системы и показано, что дальность связи может достигать 200км.
Следует отметить, что при последовательном соединении счетчиков частиц их модуляционные шумы будут оказывать влияние на полезный сигнал. Для оценки степени этого влияния нами была разработана методика расчета и показано на примере, что при десяти последовательно соединенных счетчиков это влияние на соотношение сигнал-шум будет незначительно.
Таким образом, показано, что предложенная волоконно-оптическая система может быть использована для мониторинга счетчиков частиц на опустыненных территориях.

1. Горчаков Г.И., Титов А.А., Бунтов Д.В. Параметры нижнего слоя сальтации на опустыненной территории // Доклады Академии Наук. Геофизика. 2009. Т. 424, № 1.С.102-106. DOI: 10.1134/S1028334X0901019X
2. Родина О.В. Волоконно-оптические линии связи. Практическое руководство: учеб. пособие / под ред. О.В. Родиной. М.: Горячая линия-Телеком, 2012. 401 с.
3. Янг М. Оптика и лазеры, включая волоконную оптику и оптические волноводы: пер. с англ. М.: Мир, 2005. 541 с.
4. Титов А.А., Мирсаитов С.Ф. Измерение размеров и скорости частиц аэрозоля // Метрология. 2013. №1. C.18-23.
5. Шуберт Е.Ф. Светодиоды: пер. с англ. / под ред. А.Э. Юновича. 2-е изд. М.: Физматлит, 2008. 496 с.
6. Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003 . 288 с.
7. Джексон Р.Г. Новейшие датчики: пер. с англ. / под ред. В.В. Лучинина. М.: Техносфера, 2007. 384 с . [Jackson R.G. Novel sensors and sensing. Institute of Physics p ublishing, Bristol and Philadelphia. 2004. 394 p.].
8. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз, 2000. 268 с.
9. Kaminow I.P., Tingye Li. Optical Fiber Telecommunications IV-A. In 2 vols. Vol. IV-A. SanDiego : AcademicPress , 2002. 876 p .
10. Иоргачёв Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. М.: Эко-Трендз, 2002. 282 с.
11. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: СОЛОН-Р, 2000. 237 с.
12. Котюк А.Ф. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь, Горячая линия-Телеком, 2006. 96 с.
13. Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика. Теория и практика: пер. с англ. М.: Кудиц-Образ, 2006. 320 с.
14. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник: пер. с англ. / под ред. Е . Л . Свинцова . М .: Техносфера , 2005. 527 с . [Friden J. Handbook of modern sensors. Springer New York, 2004. 527 p. DOI:10.1007/b97321 ]
15. Трофимова Т.И. Основы физики. Волновая и квантовая оптика: учеб. пособие. М.: Кнорус, 2015. 215 с.
16. Чернин С.М.Многоходовые системы в оптике и спектроскопии. М.: Физматлит, 2010. 240 с.
17. Бусурин В.И., Горшков Б.Г., Коробков В.В. Волоконно-оптические информационно-измерительные системы. М.: МАИ, 2012. 167 с.
18. Цуканов В.Н., Яковлев М.Я. Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство. М.: Инфра-Инженерия, 2014. 304 с.
19. Денисов А.Н. Проектирование волоконно-оптических линий связи. Интернет-издание, 2006. 75 с.
20. Белкин М.Е. Компоненты волоконно-оптических систем: у чеб. пособие. М.: МГТУ МИРЭА, 2010. 112 с.
21. Семёнов А.Б. Волоконно-оптические подсистемы современных СКС. М.: ДМК Пресс, 2007. 632 с.
22. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: СОЛОН-Р, 2001. 237 с.
23. Фриман Р.Л. Волоконно-оптические системы связи: пер. с англ. / под ред. Н.Н. Слепова. М.: Техносфера, 2003. 590 с.