Оптоэлектронные датчики линейных перемещений для информационно-измерительных систем
Диссертация
БП — блок питания Б ПИ — блок преобразования информации ВВФ — внешний влияющий фактор ДО — диффузный отражатель ИИ — источник излучения ИП — измерительный преобразователь ИИС — информационно-измерительная система ИК — измерительный канал КА — космический аппарат КПИ — компенсационный приемник излучения JIA — летательный аппарат ЛД — лазерный диод Л — линза ЛФД — лавинный фотодиод МК… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА И ОСОБЕННОСТИ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО СПОСОБА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ
- 1. 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследований
- 1. 2. Анализ бесконтактных методов и средств измерения линейных' перемещений
- 1. 3. Предмет исследований
- 1. 4. Физические и математические основы амплитудно-фазового способа преобразования
- 1. 5. Базовая структурная модель амплитудно-фазовых оптоэлектронных датчиков линейных перемещений
- Выводы к главе 1
- ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В
- ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКАХ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.47 2.1 Математическая формализация процесса распределения светового потока в рефлексометрических измерительных преобразователях линейных перемещений
- 2. 2. Вывод функции преобразования оптической системы измерительного канала оптоэлектронного датчика линейных перемещений
- 2. 3. Описание структурных схем и принципа действия амплитудно-фазовых оптоэлектронных датчиков линейных перемещений с компенсационным каналом
- 2. 4. Анализ и оптимизация параметров функции преобразования оптоэлектронного датчика линейных перемещений с компенсационным каналом
- Выводы к гладе
- ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
- 3. 1. Обоснование выбора компонентной базы оптоэлектронных датчиков линейных перемещений
- 3. 2. Оптимизация конструктивного исполнения отдельных узлов рефлексометрических измерительных преобразователей линейных перемещений
- 3. 3 Конструктивные особенности рефлексометрических измерительных преобразователей линейных перемещений
- 3. 4. Разработка схемно-конструктивных исполнений экспериментальных образцов оптоэлектронных датчиков линейных перемещений
- 4. 1. Основные составляющие погрешности измерения оптоэлектронного датчика линейных перемещений
- 4. 1. 1. Оценка методической погрешности
- 4. 1. 2. Исследование влияния изменения температуры окружающей среды
- 4. 2. Способ температурной компенсации
- 4. 3. Конструктивные способы линеаризации выходной характеристики рефлексометрических измерительных преобразователей
- 4. 4. Экспериментальные исследования макетных образцов оптоэлектронных датчиков линейных перемещений с компенсационным каналом.-.'
- 4. 4. 1. Состав лабораторного стенда и описание структурной схемы и принципа действия измерительной установки
- 4. 4. 2. Процедура настройки оптоэлектронного датчика линейных перемещений
- 4. 4. 3. Методика и результаты экспериментальных исследований
Список литературы
- Агейкин Д.И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулирования. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1965.928 с.
- Азимов Р.К., Шипулин Ю. Г. Разработка новых измерительных преобразователей на основе аналогии между электрическими и опти• ческими цепями // Оптико-механическая промышленность.- 1982. № 3. -С. 60
- Азимов Р.К., Шипулин Ю. Г. Оптоэлектронные преобразователи ш больших перемещений на основе полых световодов. — М.: Энергоатомиздат, 1987-- 56 с. (Б-ка по автоматике- Вып. 664).
- Акаев А.А., Майоров С. А. Оптические методы обработки информации. М.: Высш. шк.- 1988. — 237 с.
- Ананьев Ю. Г. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: Наука, 1979. — 328 с.
- Аксененко М.Д., Бараночников М. Л., Смолин О. В. Микроэлектронные фотоприемные устройства. М.: Энергоатомиздат. — 1984.- 208 с.
- Альметьева Э.Н., Выговский М. А., Кочеркевич С. С., Макаров Г. Н., Михайлова Н. Н. Цифровой вихретоковый толщиномер покрытий ЭТЦ-40П // ПТО. Производственно-технический опыт -1986.- С. 37−38
- А.С. 1 226 060 СССР, МКИ3 G01 В 21/00. Фотоэлектрический датчик перемещений / В. М. Чудов (СССР), Н. Д. Конаков (СССР), Т. И. Мурашкина (СССР), В. Н. Аштаева (СССР). 3 е.: ил.
- А.с. 1 260 664 СССР, МКИЗ G01 В 7/00. Способ преобразования• перемещение-фаза/В .М.Чудов (СССР), Н. Д. Конаков (СССР),
- Т.И.Мурашкина (СССР).- 4с.: ил.
- А.с. 1 388 700 СССР, МЬСИЗ G 01 В 7/00. Устройство для бесконтактного измерения перемещений / Т. И. Мурашкина (СССР),
- Г. А.Киреева (СССР).-4с.: ил.
- Афанасьев Ю.В. Феррозонды.- Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1969.- 166 с.
- Бадеев А. В. Математическая модель функции преобразования оптоэлектронного датчика перемещений // Труды Межд-ой НТК «Методы и средства измерения в системах контроля и управления», 9−10 сентября 2002, Пенза: Изд-во Пенз.гос. ун-та, 2002. С. 20 — 22.
- Бадеев А. В. Математическая модель функции преобразования ® оптоэлектронного датчика перемещений // Датчики систем измерения, контроля, и управления: Межвуз. сб. науч. тр. вып.23 (2003) — Пенза: изд-во Пенз. гос. ун-та.- 2003. — С.126 — 132.
- Бадеев А. В. Оптоэлектронный датчик перемещений/ Т. И. Мурашкина, А. В. Бадеев // Датчики и системы. -2003. № 5. — С.30 — 32.
- Бадеев А. В. Новый способ измерения уровня жидкости/В.А Мещеряков, Т. И. Мурашкина, А. В. Бадеев//Датчики и системы. 2003, — № 7. -С.50−52.
- Бадеев А. В. Метрологический анализ оптоэлектронного датчика перемещений / Т. И. Мурашкина, А. В. Бадеев //Информационно-измерительная техника, экология и мониторинг: /Науч. тр. Вып. 6 (2003). — М.: МГУЛ, 2003. -568 с.-С. 255−267.
- Бадеев А.В. Оптимизация конструктивного исполнения отдельных узлов рефлексометрических измерительных преобразователей/А.В.Бадеев, Т.И.Мурашкина// Современные технологии безопасности.- Пенза: изд-во Пенз. гос. ун-та.- 2004. № 3 (10).- С. 26 — 28.
- Бадеев А.В. Рефлексометрические измерительные преобразователи перемещений // Труды Межд-го симпозиума «Надежность и качество», 24 мая -31 мая 2004 Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та.- 2004.- С. 440 — 441.
- Бадеев А.В. Конструктивные способы линеаризации выходных характеристик, рефлексометрических измерительных преобразователей // Труды Межд-го симпозиума «Надежность и качество», 24 мая —31 мая 2004- Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та.- 2004.- С. 442 444.
- Бадеев А.В. Новый способ градуировки датчика / А. В. Бадеев, Т. И. Мурашкина // Труды Межд-го симпозиума «Надежность и качество», 26 мая -1 июня 2005 Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та.- 2005.- С. 376 — 377.
- Бадеев А.В. Рефлексометрические измерительные преобразователи перемещений/ А. В. Бадеев, Т. И. Мурашкина // Датчики и системы.-2005.- № 8.- С. 13 —14.
- Бадеев А.В. Линеаризация выходных характеристик рефлексомет-рических измерительных преобразователей перемещения/ А. В. Бадеев, Т. И. Мураппшна // Датчики и системы.- 2005. № 10.- С. 12 -14.
- Бегунов Б. Н., Заказнов Н. П. Теория оптических систем. М.: Машиностроение, 1973. — 392 с,
- Боднер В.А. Приборы первичной информации. М.: Мапшно строение, 1981.- 344 с.
- Бралшиков Н.И. Ультразвуковые методы.- M.-JL: Энергия, 1965.- 248 с.
- Брусков А.М., Брусков В. М. Конструирование зеркально-призменных оптико-механических узлов. М.: Машиностроение, 1987.144 с. .
- Вейнберг В.Б., Саттаров Д. К. Оптика световодов Л.: Ма Шиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. — 320 с.
- Волоконная оптика и приборостроение / М. М. Бутусов, С. Л. Гал кин, С. П. Оробинский, Б.П.Пал- Под общ. ред. М. М. Бутусова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. — 328 с.
- Воробьев В.И. Оптическая локация для радиоинженеров. -М.: Радио и связь, 1983. 176 с.
- Воронцов Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М.: Машиностроение, 1965. — 236 с.
- Геда Н.Ф. Измерение параметров приборов оптоэлектроники.-М.: Радио и связь, 1987. 368 с.
- Глазер В. Световодная техника: Введение / Пер. с нем. под ред. И. И. Гроднева. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 160 с.
- Гольдман B.C., Сахаров Ю. И. Индуктивно-частотные преобразователи неэлектрических величин. М.: Энергия, 1968. — 96 с.-(Б-капо автоматике. Вып. 289).
- ГОСТ 18 353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.- М.: Изд-во стандартов, 1980. 17 с.
- Греченский Д.А., Патлах А. Л. Современное состояние и перспективы развития волоконно-оптических преобразователей механических величин // Оптико-механическая промышленность. 1983.-М. — С. 57 — 59.
- Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света. М.: Энергоатомиздат, 1983. — 384 с.
- Добромыслов В.А., Румянцев С. В. Радиационная интроскопия.-М.: Атомиздат, 1972. 351 с.
- Дорофеев A. JL, Никитин А. И., Рубин А. Л. Индукционная толщинометрия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978. -184 с.
- Жилин В.Г. Волоконно-оптические преобразователи скорости и давления. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 112 с.
- Зак Е.А., Кравченко Н. П. Фотоэлектрические измерительные преобразователи с разветвленными световодами // Зарубежная радиоэлектроника. 1980. -№ 7. — С. 55 — 64.
- Зак Е.А. Волоконнр-оптические преобразователи с внешней модуляцией. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 128 с. — (Б-ка по автоматике. Вып. 670).
- Иванов В.И., Аксенов А. И., Кшин A.M. Полупроводниковые оптоэлекгронные приборы: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 448 с.
- Интегральная оптика/Под ред. Т. Тамира.- пер. с англ. М.: Мир, 1978.
- Капичин И.И. Оптико-электронные углоизмерителъные системы.-К.: Техника, 1986. 144 с.
- Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы. -М.: Энергия.-1971. 352 с.
- Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения. М.: Изд-во стандартов, 1970.-236 с.
- Колтик Е.Д., Кравченко С. А. Измерение сдвига фаз электрических колебаний. М.: Машиностроение, 1973. — 64 с.
- Колтик Е.Д. Фаз о сдвигающие устройства. М.: Изд-востандартов, 1981. 159 с.
- Кабардин О. Ф. Физика: Справ, материалы: Учеб. пособие для учащихся. 3-е изд. — М.: Просвещение. — 1991. — 303 с.
- Козлова Н. Д. Способы обработки сигнала в фазовых волоконно-оптических датчиках // Измерительная техника. -1991. № 1. — С. 31 -33.
- Конюхов Н. Е., Плютг А. А., Марков П. И. Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства. М.: Энергоатомиздат. -1985. — 152 с.
- Коняхин И. А., Панков Э. Д. Трехкоординатные оптические и оптико-электронные угломеры: Справочник. М.: Недра. — 1991. — 224 с.
- Конюхов Н.Е., Штат А. А., Марков П. И. Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства. М.: Энергоатомиздат, 1985.-152с.
- Коптев Ю. Н., Гориш А. В. Датчиковая аппаратура для ракетно-космической техники // Радиотехника. 1995. — № 10. — С. 5−6.
- Коронкевич В.П., Ханов В. А. Современные лазерные интерферометры. -Новосибирск: Наука, Сибирск. отд-ние, 1985. 182 с.
- Кравцов Н.В., Стрельников Ю. В. Позиционно-чувствительные датчики оптических следящих систем. -М.: Наука. 1969.- 118 с.
- Креопалова Г. В., Лазарева Н. Л., Пуряев Д.Г.' Оптические измерения / Под ред. Д. Т. Пуряева. Учеб. пособие для оптических спец. вузов, — М.: Машиностроение. 1987. — 264 с.
- Куликовский К.Л., Купер В .Я. Методы и средства измерений: Учеб. пособие дая вузов. М.: Энергоатомиздат. — 1986. — 447 с.
- Лебедько Е.Г., Порфирьев Л. Ф., Хайтун Ф. И. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. — 1984. — 191 с.
- Легоньков В.А. Оптические средства операционного контроля функциональных узлов вычислительной техники //-Измерения, контроль, автоматизация. 1985.-М (56).- С.19−27.
- Лукошин А.П., Киренский И. Г., Петров О. В. Усилители на транзисторах со стабильным фазовыми характеристиками. М., Энергия. — 1973. — 112 с. — (Б-ка по радиоэлектронике. Вып. 43).
- Марченко А.Н., Свечников С. В., Смовж А. К. Полупроводниковые сенсорные потенциометрические элементы. М.: Радио и связ. 1988.192 с.
- Меркишин Г. В. Многооконные оптико-электронные датчики линейных размеров. М.: Радио и связь. — 1986. — 168 с.
- Методы и средства лазерной прецизионной дальнометрии' / А. М. Андрусенко, В. П. Данильченко, А. В. Прокопов и др. М.: Изд-во стандартов. — 1987.-.222 с.
- Миранян С.А. Линеаризация характеристик термодатчиков с помощью микропроцессора // Теория и проектирование систем автоматического управления и их элементов: Межвуз. науч. сб. Уфа: Изд-во Уфимского авиац. ин-та. — 1984.-С.121 — 125.
- Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение. -1977. — 600 с.
- Мурашкина Т.Н., Конаков.Н.Д. Амплитудно-фазовые датчики перемещений // Приборы и системы управления. -1989. № 8.'- С. 29 — 31.
- Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л.: Энергия. — 1968.-248 с.
- Оптические приборы в машиностроении. Справочник. М.: Машиностроение. — 1974. — 238 с.
- Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник /В.И.Иванов, А. И. Аксенов, А.М.Юшин- Под ред. Н. Н. Горюнова. -Энергоатомиздат. 1984. — 184 с.
- Полупроводниковые фотоприемники: Ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра /И.Д.Анисимова, И. М. Викулин, — Ф. А. Заитов, Ш. Д.Курмашев- Под ред. В. И. Стафеева. М.:
- Радио и связь. 1984. — 216 с.
- Прикладная оптика: Учеб. пособие для приборостроительных специальностей вузов / JI. Г. Бебчук, Ю. В. Богачев, Н. П. Заказнов и др.- Под общ. ред. Н. П. Заказнова. М.: Машиностроение. — 1988. — 312 с.
- Проектирование датчиков для измерения механических вели чин / Под ред. ЕЛОсадчего. М.: Машиностроение. — 1979. — 480 с.
- Рождественский Ю.В., Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К. Волоконная оптика в авиационной и ракетной технике. М.: Машиностроение. — 1977. -168 с.
- Скрипник Ю.А. Методы преобразования и выделения измерительной информации из гармонических сигналов. Киев: Изд-во Наукова думка. — 1971. — 276 с.
- Смирнов А.Д. Импульсная ультразвуковая измерительная аппаратура (Вопросы конструирования). М.: Энергия. — 1967. — 192 с.
- Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие для вузов. JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние. 1987. — 320 с.
- Хомерики O.K. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. М.: Энергия, 1971. г 112с.
- Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Сов. Радио. — 1979. -368 с. .
- Якушенков Ю. Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Советское радио. — 1980. — 392с.
- Bucher A., Kist R., Ramakrishnan S., Unger L., Wolfelschnei- der H. Faseroptischer Wegsensor // Laser und Optoelektronik. 1989. — № 21 (1). — P.P. 54−56.
- A. Competitive Assessment of the US Fiber Optics Industry / Officeof Telecommunication US Deportment of Commerce // Fiber and Jntegr. Optics. -1986. № 4. Vol.6. P.P. 329−409.
- Computer Des. //1983. Vol. 22. — № 1 — P.P. 75−80
- Cimmino A., Davis TJ. A Simple Optical Transducer for the Measurement of Small Vibration Amplitudes // Journ. Phus. t.: Sci Insrum. -1995. Vol. 18. — P.P. 947−948
- Dakin J. P. Multiplexed and distributed optical fibre sensor system // J. Phys. E: Sci. Instrum. -1989. Vol. 20. — Pi>. 954−967
- Dakin J. P. Principles and applications of optical fibre sensors // Sys. Technol. -1984. № 38. — P.P. 41−47.
- De Grandpre M. D. Measerement of seawater p C02 using a renewable reagent fiber optic senson with colorimetric detection // Anal Chem. — 1993. -Vol. 65. -№ 4. — P.P. 331−337.
- El Sherif M. A. On — fiber sensor and modulator // IEEE Transactions on instrumentation and measurement. -1989. — № 38. — P.P. 595−598.
- El Sherif M. E., Shankar P. M., Herczfeld P. R., Bobb L., Krumboltz H. On — fiber electrooptic modulator switch // Appl. Opt. — 1986. — Vol. 25. -№ 15.
- Garthe D. Ein rein optisches Mikrofon // Acustica. 1991. — Vol. 73 -№ 2. — S. 72−89.
- Jones R. Optical techniques for inspection and sensing // Sensor review. -1984. № 3. — P.P. 116−119.
- Haran F. M: Optical fibre interferometric sensors using buffer guided light//Meas. Sci. Technol. 1994. — № 5. — P.P. 525−530.
- Krohn D. A. Fiber optics: new sensors for old problems // In. Tech. -1983. Vol. 30. — № 3. — P.P. 57−60.
- Lewis N.e., Miller M.B., Lewis W.H. Fiber Optics Sensors Utilizing Surface Reflection // Fiber Optic and Laser Sensor 11. Proc. SPIE. 1984. — Vol. 478.
- Main R. P. Fibre optic sensors future light I I Sensors review, 1985, № 3. -S. 133−138.
- McMahon D. H., Nelson A. R., Spillman W. B. Fiber-optic transducers // ШЕЕ Spectrum. Dec. 1981, P.P. 24−29.
- Medck R. S. The present and future status of fibre optic sensors in industry // Meas. and Contr. 1987. — Vol. 20. — № 3. — P.P. 14−17.
- Ovren C., Adolfsson M., Hok В., Brogardh T. New opportunities with fibre-optic measurement // Sensor. Rev. 1985. — Vol. 5. — № 4. — P.P. 199 205. '
- Pitt G. D. Fiber-optic sensors // Electrical Communication. 1982. -Vol. 57. — № 2. — P.P. 102−106.
- Verber С. M. The exciting promise of fiber-optic sensors //Mech. Eng. 1984.Vol. 106. — № 5. — P.P. 60−65.
- Ulrich R. Faseroptische Wegaufhehmer als Grundelemente fur Sensoren //Automatisirungstechn. Prax. 1985. Vol. 4. — № 3. — S. 117−123.175