О. Т. КАМЕНЕВ, Р. В. ХИЖНЯК, Ю. С. ПЕТРОВ
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток
ДЛИННОБАЗОВЫЙ ДЕФОРМОМЕТР НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАХА-ЦЕНДЕРА
Рассмотрены принципы построения длиннобазового деформометра на основе волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера.
Рассматриваемое устройство может использоваться для непрерывного измерения деформаций протяженных объектов, и найти применение в сейсмоакустике, строительстве, инженерной геодезии и в геофизике.
Отличительной особенностью деформометра является пространственная локализация волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера, обеспечивающая возможность его размещения в закрытом корпусе ограниченных размеров (рис. 1) .
Рис. 1. Схема волоконно-оптического измерителя деформаций
Чувствительным элементом устройства является разомкнутый цилиндр, на который виток к витку намотан световод измерительного плеча интерферометра. Одна половина цилиндра выполнена с возможностью перемещения, а вторая неподвижна относительно корпуса, закрепленного в одной точке исследуемого объекта. Значительная (до 20 м) длина измерительной базы достигается за счет применения троса, один конец которого крепится к подвижному цилиндру, а другой закреплен во второй точке контролируемого объекта. Пьезокерамический модулятор в опорном плече интерферометра обеспечивает настройку положения рабочей точки интерферометра.
Такой принцип построения деформометра обеспечивает, во-первых, повышенную помехозащищенность устройства, а, во-вторых, возможность изменения чувствительности. Мощность излучения, регистрируемая фотоприемником на выходе интерферометра, определяется изменением длины волоконного световода Δlс измерительного плеча, которое связано с изменением расстояния между точками закрепления устройства ΔL на поверхности контролируемого объекта следующим выражением:
,
где: kт – коэффициент упругости троса; kс – коэффициент упругости световода; N – количество витков световода измерительного плеча чувствительного элемента. Таким образом, чувствительность устройства (∆lc/∆L) определяется количеством витков световода чувствительного элемента и коэффициентом упругости троса (рис. 2), который может быть легко изменен, что дает возможность изменения чувствительности устройства непосредственно при проведении измерений на контролируемом объекте.
Рис. 2. Зависимость Δlс/ΔL от отношения kт/kс при разных N
Таким образом, предложены принципы построения высокочувствительного помехозащищенного деформометра для непрерывного измерения деформаций различных протяженных природных и техногенных объектов.
Работа поддержана грантом РФФИ _р_восток_а, а также грантом ДВО РАН 12-III-А-02-035.
