Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 39 )

Описанное выше техническое решение ЦИД обеспечивает: автоматизацию процессов измерений и обработки результатов промежуточных измерений, высокую точность определения действительных значений доз ультрафиолетового излучения, а также расширение функциональных возможностей касающихся определения бактерицидной, эритемной, эри-темно-тепловой поглощающих доз УФО и доз ОСС людей европейской, монголоидной, негроидной и смешанных рас.

ЦИД дополнительно обеспечивает высокоточное определение: значений эффективных эквивалентных бактерицидной, эритемной и эри-темно-тепловой доз УФО и доз ОСС биообъекта; значений поглощающей (полной) бактерицидной, эритемной, эритемно-тепловой доз УФО и доз ОСС плоскости поверхности биообъекта; значений мощности полной поглощающей дозы для каждой биологически активной зоны, а также значение полной лучистой энергии ультрафиолетового излучения, которое облучает площадьповерхности биообъекта с момента времени к моменту времени .

Даны рекомендации по определению дозиметрических величин для людей как европейской, так и монголоидной, негроидной и смешанных рас в части необходимости использования соответствующих коэффициентов биологической чувствительности.

Литература

1. High Energy UV Integrating Radiomiter. EIT Inc. 108 Carpenter Drine, Sterling, VA 201 (www. ).

2. Федоров М. И., Немировский А. Э., Сергиевская И. Ю., Бабкин  интенсивности ультрафиолетового излучения / Приборы и техника эксперимента. – 1999, №4. – С. 158–160.

3. Ильянок В. А., Соколов  УФ-1 – прибор для измерения ультрафиолетовой облученности. – Г.: ВИНИТИ, 1957.– С. 3–10.

4. Андрейцев А. П., Осетров  УФ-2. Интегрирующий прибор для измерения количества ультрафиолетового облучения. – Г.: ВИНИТИ, 1957. – С. 3–13.

5. Кондратов  избыточных измерений /В сб. докл. межд. науч.-техн. конф. „Метрологическое обеспечение измери-тельных систем”. – Пенза, 2005. – С. 191-210.

6. Кондратов іб визначення доз ультрафіолетового випро-мінювання. Патент України № 000 G01J 1/00, G01T 1/00, G01N 1/00/ Бюл. № 4, 2006. – 14 с.

7. , Каламеец вимірювач доз ультра-фіолетового опромінення. Патент України № 000 G01J 1/00,
G01T 1/00, G01N 1/00/ Бюл. № 4, 2006. – 14 с.

Автор

– ведущий научный сотрудник Института кибернетики им. НАН Украины, д. т.н.

Тел.: [phone]. E-mail: *****@***com

,

Информативно-избыточный сенсор давления
на основе волоконно-оптического преобразователя

Разработка высокоточных волоконно-оптических сенсоров давления (ВОСД), инвариантных к воздействию дестабилизирующих факторов, является актуальной задачей волоконно-оптического приборостроения.

Составными частями ВОСД, имеющего электрический аналоговый интерфейс, являются волоконно-оптический преобразователь давления (ВОПД), волоконно-оптический кабель (ВОК) и оптико-электронный преобразователь (ОЭП) [1].

Среди амплитудных ВОПД обширную группу образуют ВОПД рефлексометрического типа. В них модуляция потока оптического излучения осуществляется за счёт перемещения относительно торцов передающих и приёмных волоконных световодов (ВС), расположенных в одной плоскости зеркальной поверхности мембраны при её прогибе под действием измеряемого давления [1].

Разновидностью ВОПД рефлексометрического типа является ВОПД с бинарным выходом по оптическому сигналу [1–3]. Для ВОСД, в состав которых входят данные ВОПД, характерным является то, что в них отражённый от зеркальной поверхности мембраны поток оптического излучения Фм разделяется на два потока Фм1 и Фм2. Последние принимаются торцами приёмных ВС, разделённых на две группы, и по ВОК передаются на вход ОЭП. В ОЭП потоки оптического излучения Фм1 и Фм2 при помощи двух фотодиодов (ФД) преобразуются в электрические сигналы и подвергаются дальнейшей обработке.

Важнейшим преимуществом ВОСД, построенных на основе ВОПД с бинарным выходом, является то, что они позволяют реализовать дифференциальный метод линеаризации функции преобразования (ФП) ВОПД и исключить составляющую систематической погрешности результата измерения, обусловленную температурной нестабильностью ампер-ваттной характеристики светодиода (СД).

Анализ научных публикаций [1–3] показал, что дифференциальный метод линеаризации ФП ВОПД эффективен только при малых значениях погрешности от нелинейности и нестабильности ФП ФД, с помощью которых осуществляется оптико-электронное преобразование.

Более перспективными по сравнению с известными ВОСД являются информативно-избыточные ВОСД. Например, в работе [4] описан информативно-избыточный ВОСД с управляемыми параметрами, обеспечивающий автоматическую коррекцию погрешности от нестабильности ФП ФД. Однако при этом предполагается, что ФП ФД на заданном рабочем участке носит линейный характер.

Постановка задачи

В связи с вышесказанным задачей исследования является создание информативно-избыточного ВОСД, обеспечивающего одновременное исключение погрешностей от: а) нелинейности ФП ВОПД; б) нелинейности и температурной нестабильности ФП ФД; в) температурной нестабильности ампер-ваттной характеристики СД.

Решение поставленной задачи и полученные результаты

Для решения поставленной задачи была разработана конструкция информативно-избыточного ВОСД, изучен процесс модуляции мощности потока оптического излучения, выведена ФП ВОПД и формализовано описаны режимы работы информативно-избыточного ВОСД.

Графическое изображение конструкции информативно-избыточного ВОСД представлено на рис. 1, где 1 – ВОПД; 2 – ВОК; 3 – ОЭП; 4 – приёмные ВС первой группы; 5 – приёмные ВС второй группы; 6 – передающий ВС; 7 – корпус; 8 – наконечник; 9 и 17 – разъёмные световодные соединители типа вилка; 10 и 18 – разъёмные световодные соединители типа розетка; 11 – прокладка; 12 – мембрана; 13 – штуцер; 14 – кожух; 15 – стакан; 16 и 26 – функциональные держатели; 19 – ограничительный цилиндр; 20, 25 и 28 – линзы; 21 и 27 – составные призмы; 22 – прямоугольная призма с двумя зеркальными гранями; 23 и 29 – ФД; 24 – электрический разъём типа вилка; 30 и 31 – СД.

Чувствительным элементом ВОПД 1 является мембрана 12, имеющая зеркальную внутреннюю поверхность и выполненная за одно целое со штуцером 13. ВОПД 1 содержит также волоконно-оптический жгут, один из концов которого закреплён в наконечнике 8 напротив центра зеркальной поверхности мембраны 12, а второй – в разъёмном световодном соедини

Волоконно-оптический жгут состоит из одного передающего ВС и восьми приёмных ВС, разделённых на две группы.

Первую группу приёмных ВС образуют четыре ВС 4, центры сердцевин которых отдалены от центра сердцевины передающего ВС 6 на расстояние , равное диаметру оболочки ВС, т. е. .

Вторую группу приёмных ВС образуют четыре ВС 5, центры сердцевин которых отдалены от центра сердцевины передающего ВС на расстояние равное сумме диаметров оболочки и сердцевины ВС, т. е. .

Для исключения выпадения росы или конденсата на зеркальной поверхности мембраны 12 внутренняя полость ВОПД 1 заполняется инертным газом, например, аргоном. Давление аргона во внутренней полости ВОПД 1 устанавливается равным .

Рис. 1. Конструкция информативно-избыточного
волоконно-оптического сенсора давления

Рис. 1. Конструкция информативно-избыточного
волоконно-оптического сенсора давления (Окончание)

ОЭП 3 содержит кожух 14, в середину которого установлен стакан 15. В его полости размещены функциональные держаи 26, а также ограничительный цилиндр 19. Ко дну стакана 15 прикреплён разъёмный световодный соединиФД 23 и 29, СД 30 и 31 и линза 28 закреплены в функциональном держаЭлектрические выводы СД и ФД припаяны к соответствующим контактам электрического разъёма 24. Линзы 20 и 25, составные призмы 21 и 27 и прямоугольная призма 22 с двумя зеркальными гранями закреплены в функциональном держа

Первой особенностью предложенной конструкции ВОСД является то, что в ней впервые используется волоконно-оптический жгут с матричным расположением ВС. Торцы девяти ВС 4, 5 и 6, закреплённые в наконечнике 8, располагаются один относительно другого по правилу размещения элементов в квадратной матрице (см. сечение А-А на рис. 1). Центральным элементом квадратной матрицы выступает торец передающего ВС 6.

Необходимо отметить, что соотношение значений диаметров оболочки и сердцевины волоконных световодов 4, 5 и 6 должно удовлетворять следующему условию: . При выполнении этого условия и матричном расположении торцов ВС вышеуказанные значения расстояний и выдерживаются автоматически.