Волоконно-оптический датчик

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (ВОД), измерительный преобразователь, в котором в качестве чувствительного элемента и среды, передающей оптическое излучение, используется волоконный световод. Чувствительный элемент ВОД преобразует внешнее воздействие в изменение какой-либо характеристики прошедшего, отражённого или рассеянного излучения (например, интенсивности, фазы, поляризации, спектрального или модового состава). Работа ВОД основана на электрооптическом, магнитооптическом, упругооптическом и термооптическом эффектах, люминесценции, рассеяниях Рэлея и Мандельштама - Бриллюэна, межмодовом взаимодействии и др. ВОД используется для измерения различных физических величин: деформации, давления, температуры, расстояния и положения в пространстве, скорости линейного перемещения, угловой скорости вращения, ускорения, параметров колебаний звуковых волн, электрического и магнитного полей, дозы радиационного излучения и др. Важные достоинства ВОД: защищённость от воздействия электромагнитных полей, высокая чувствительность, надёжность, широкий динамический диапазон измерений, высокие коррозионная и радиационная стойкость, электроизоляционная прочность, взрыво- и пожаробезопасность, возможность проведения измерений на значительном расстоянии, малая инерционность.

Одним из новых и перспективных ВОД температуры и механических деформаций является датчик с чувствительным элементом в виде отрезка волоконного световода, в структуре которого наведён дополнительный показатель преломления, имеющий определённое пространственное распределение (так называемая волоконная решётка). Такой ВОД обеспечивает узкополосное отражение оптического излучения, длина волны которого зависит от внешнего воздействия (рис.). Точность ВОД при измерении температуры достигает 0,1 °С, при измерении относительной деформации - 10^-6. Датчики с серией решёток, имеющих несколько смещённые относительно друг друга резонансные длины волн, эффективно применяются, например, для измерения распределённых механических нагрузок в пролётах мостов, ЛЭП, корпусов кораблей и др. Другая важная разновидность ВОД - волоконно-оптический гироскоп, в котором эффект Саньяка используется для измерения угловой скорости вращения; точность измерения 0,1 град./ч.

Лит.: Волоконная оптика. М., 1987; Волоконно-оптические датчики. Л., 1991.