Магнитострикционный волоконный датчик

Приложения. Большинство волоконных интерферометрических датчиков основано на двух основных механизмах формирования с1ф: непосредственной или косвенной передаче напряжения чувствительному волокну и тепловых эффектах. Вначале рассмотрим отклик волокна на некоторое возмущение, такое, что согласно, где ndL соответствует физическому изменению длины и Ldn — изменению показателя преломления. В зависимости от механизма отклика может преобладать составляющая ndL или Ldn. Величина dL/L — это деформация волокна. Можно показать, что фазовый отклик волокна на осевое напряжение определяется как

Используя составляющую напряжения в уравнении, схемы волоконных интерферометров можно применять для регистрации множества различных динамических параметров, таких как акустические, магнитные и электрические поля, ускорение и ток. Температура и ток также могут быть измерены при помощи температурной составляющей в уравнении. Невозможно охватить в этой главе специфику каждого из этих и других типов волоконных интерферометрических датчиков. Но следует обратить внимание на такие два к настоящему времени наиболее важные приложения, использующие эту технологию, как акустические и магнитные датчики. Полное описание магнитострикционного волоконного датчика приведено, следовательно, здесь мы кратко обсудим только акустический датчик.

Если рассмотреть акустическую волну, взаимодействующую с прямым оптическим волокном, представляют интерес три определенных частотных режима работы. Первый, когда длина акустической волны намного больше длины волокна называется гидростатическим случаем. По мере приближения длины пространственной волны акустического поля к длине волокна, наблюдается резонанс длин, после чего волокно больше не может динамично реагировать на осевые нагрузки. Таким образом, реакция волокна в осевом направлении становится ограниченной, и, следовательно, отклик определяется только радиальной составляющей нагрузки, создаваемой акустическим полем. При дальнейшем возрастании частоты пространственная длина волны, соответствующая напряжению, приближается к радиусу волокна и вызванное радиальной деформацией поле становится анизотропным.

См. также:  Измерение температуры на основе рамановского обратного рассеяния

Простейший из этих случаев, с которым приходится работать (а также имеющий наибольшее практическое значение), — это гидростатический случай. Как правило, волоконно-оптические акустические датчики в этом режиме работают статически и в диапазоне от ~ 50 до 100 кГц. Низкочастотные акустические измерения были одними из самых первых продемонстрированных интерферометрических измерений, и с середины 1970-х прилагались значительные усилия, чтобы оптимизировать акустический отклик. Для волоконных датчиков с покрытием это касалось выбора эластомеров, подходящих по динамическим характеристикам их модуля упругости (особенно объемной сжимаемости).