Группа ученых из Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) презентовала математическую модель нового датчика, работающего на основе интерферометра Фабри — Перо. Проведен анализ чувствительности этих устройств при их применении в промышленности и науке. Результаты исследования опубликованы в журнале Spie.
Начиная с 80-х годов XX века приборы, работающие по принципу интерференции, стали обычным делом в измерительной технике. Особенно популярны волоконно-оптические датчики (ВОД), которые используются для измерения различных параметров — от температуры до магнетизма полей. Главные плюсы этих датчиков заключаются в том, что они не боятся электромагнитных помех, могут работать в разных условиях и обеспечивают очень точные измерения.
Работа этих приборов основана на интерференции. То есть, когда когерентные волны накладываются друг на друга, получается устойчивая картина колебаний. В волоконно-оптических системах чаще всего используют интерферометры Майкельсона, Маха — Цендера и Фабри — Перо. Исследователи из КНИТУ-КАИ создали математическую модель для чувствительного элемента в ВОД давления, который использует интерферометр Фабри — Перо, и сделан в виде внешней мембраны.
Среди множества решений в области волоконно-оптической интерферометрии резонаторы Фабри — Перо выделяются высокой метрологической точностью, технологической простотой изготовления, универсальностью конструкции и удобством демодуляции сигнала.
Разработанная модель описывает, как колеблется тонкая мембрана, находящаяся на конце оптоволокна, а также образующая полость. Этим датчик похож на традиционный резонатор. Когда на мембрану действует внешнее давление (включая звуковое), она прогибается. Из-за этого меняется длина оптического пути в резонаторе, а значит, меняется и интерференционная картина отраженного или прошедшего света. Анализируя эти изменения в спектре, можно очень точно измерить силу и частоту внешнего воздействия.
Полученная модель датчика оказалась очень чувствительной к звуку. Произведенные на ее основе датчики смогут долго работать без сбоев. Ученые считают, что его можно успешно применять для точных измерений давления в медицине, промышленности и научных исследованиях.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, какими станут антенны будущего.
