Эффект фотоупругости

Обычно на практике основным источником ошибок в датчиках с кодированием интенсивности являются флуктуации интенсивности оптического источника и флуктуации интенсивности, обусловленные воздействием на систему внешней среды. Так или иначе, когда величина этих флуктуаций интенсивности определена, можно использовать уравнение для численной оценки разрешения системы. Для систем, основанных на модуляции спектра, можно провести аналогичный анализ, используя минимально обнаружимый сдвиг длины волны. Такой анализ будет существенно зависеть от конкретного метода, используемого для регистрации спектра.

Датчики на основе эффекта фотоупругости.

Использование эффекта фотоупругости для определения распределения напряжения имеет давнюю историю и является основой успешных коммерческих предприятий в настоящее время. Первое предложение использовать фотоупругость в качестве механизма преобразования волоконно-оптического датчика относится к 1980 году; решение о выдаче патента на концепцию было принято в 1983-м. Этот датчик, датчик давления, имел один волоконный вход и два волоконных выхода. Согласно концепции этого датчика свет /о от источника, расположенного в области обработки сигнала, вводился в многомодовое оптическое волокно. Выходящий из волокна свет в области измерений коллимировался, приобретал круговую поляризацию и проходил через чувствительный к давлению фотоупругий элемент, сконфигурированный для восприятия линейного напряжения вдоль оси, повернутой на 7г/4 к оси поляризации проходящего через элемент светового луча. Затем этот свет пропускался через такое устройство, как поляризующий светоделитель, который вводит компоненты оптического луча, поляризованные под углами 7г/4 и — 7г/4, в отдельные выходные оптические волокна. Свет по этим двум волокнам поступает в область обработки сигнала, регистрируется двумя фотодетекторами и затем обрабатывается с целью получения информации о давлении. Оптическая мощность (при отсутствии оптических потерь), регистрируемая двумя фотодетекторами, может быть вычислена путем анализа оптической системы, при помощи формализма Мюллера. Эти мощности равны

Здесь предполагается, что давление Р, воспринятое датчиком, механически преобразовано в эквивалентное линейное напряжение в области, пересекаемой световым лучом. Использование отношения разности к сумме позволяет снизить или устранить ошибки в системе, обусловленные создаваемыми источником излучения флуктуациями оптической мощности /о. Выходное напряжение обрабатывающей схемы определяется выражением

Можно видеть, что величина /о в уравнение не входит, и в пределе при малых давлениях линейная взаимосвязь между выходным напряжением и приложенным давлением существует независимо от флуктуаций оптической энергии, подаваемой на чувствительный элемент.