УДК 535(06)+004(06) Ю.Н. КУЛЬЧИН, О.Б. ВИТРИК, С.О. ГУРБАТОВИнститут автоматики и процессов управления ДВО РАН, ВладивостокАМПЛИТУДНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ С НИЗКОЙ ПРИВЕДЕННОЙ ЧАСТОТОЙДанная работа посвящена исследованию метода амплитудной регистрации вибрационных процессов на основе одномодовых волоконных световодов (ВС) с низким значением приведенной частоты. В настоящей работе предполагается, что вибрационные воздействия передаются чувствительному отрезку волоконного световода вследствие движений прикрепленной к нему инерционной массы пружинного маятника (рис. 1а). Направление перемещений массы выбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальный изгиб чувствительного отрезка ВС и вследствие этого максимальную модуляцию амплитуды направляемой по нему световой волны. В настоящей работе режим с низким значением приведенной частоты достигается на отрезке одномодового ВС за счет формирования на нем перетяжки малого радиуса посредством калиброванного растяжения световода, разогретого до температуры плавления (врезка на рис. 1). Это позволяет уменьшить V в области перетяжки с 2,4 до 0,6, где V=(2π/λ)ρ(n12-n22) - приведенная частота, λ - длина волны направляемого излучения, ρ - радиус сердцевины ВС, n1, n2 - показатели преломления сердцевины и оптической оболочки.Такое значение V предполагает одномодовый режим возбуждения ВС, и согласно [1], обеспечивает увеличение амплитудной чувствительности световода в области перетяжки к изгибу более, чем на 2 порядка по сравнению с остальным участком ВС. Как показали результаты измерений, зависимость выходного сигнала от смещения маятника вдоль оси x является линейной, пороговая чувствительность к величине такого перемещения достигает 90 нм при уровне шумов используемой нами измерительной системы 0,2 мВ. При вибрационном воздействии на корпус измерительного преобразователя смещение инерционной массы описывается известным выражением x=h(ω)aext, где x – величина продольного перемещения свободного конца маятника, aext – ускорение внешней среды, ω – частота внешнего сейсмического поля, h(ω)=((ω02- ω2)2 + ω2γ2)-1/2 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) измерительного преобразователя, в которой γ – логарифмический декремент затухания, который определяется вязкостью среды, заполняющей корпус измерительного преобразователя, ω0=(k/meff)1/2 – частота собственных колебаний маятника. Видно, что в области низких частот эта характеристика имеет линейный участок, диапазон которого определяется соотношением между γ и ω0 (рис. 1б). При изготовлении макета волоконно-оптического измерительного преобразователя (ВОИП) вибрационных процессов (рис 1а), масса и жесткость пружинного маятника выбирались таким образом, чтобы частота его собственных колебаний составила 100 Гц. Заполнение корпуса измерительного преобразователя глицерином обеспечило γ~0,5ω0. Экспериментальные исследования амплитудно-частотной характеристики измерительного преобразователя были проведены на калиброванном вибростенде. Результаты измерений амплитудно-частотной характеристики измерительного преобразователя представлены на рис. 1б. Видно, что они соответствуют расчетной зависимости при выбранном для ВОИП значении γ. В работе достигнута пороговая чувствительность макета к ускорению 6*10-5g, на линейном участке АЧХ в диапазоне частот 2÷50 Гц, динамический диапазон измерений не менее 50дБ, дрейф выходного сигнала не более чем 0,1%/сутки, температурный дрейф – не более 0,2%/ºС. Полученные результаты демонстрируют возможность создания высокоэффективных ВОИП ускорения на базе волоконных световодов с низкой приведенной частотой.Список литературы 1. Кульчин Ю.Н., Витрик О.Б., Дышлюк А.В., Гурбатов С.О. // Измерительная техника. №2. 2010. с.47-49.