Оптические схемы информационно-измерительных систем на основе лазерных интерферометров

Научная библиотека Комментариев к записи Оптические схемы информационно-измерительных систем на основе лазерных интерферометров нет

Базыкин С.Н., Базыкина Н.А., Васильев В.А., Шошкина М.Н. // // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.; УДК 347.19

Проблема помехоустойчивости информационно-измерительных систем является одной из важнейших проблем современной теории передачи информации. Эта проблема возникает при проектировании и эксплуатации информационно-измерительных систем, имеющих ограниченный энергетический потенциал. Это, прежде всего, относится к информационно-измерительной технике, в которой в качестве носителя информации используется оптическое излучение.

Оптоэлектронные информационно-измерительные системы передачи информации эффективно работают при условии, что соотношение «сигнал/шум» на входе приемника излучения превышает некоторое пороговое значение. Уменьшение соотношения «сигнал/шум» на входе приемника излучения при работе в области порога приводит к быстрому росту погрешности измерения и, соответственно, к резкому ухудшению качества измерения [2; 3; 6].

Работа информационно-измерительных систем при пороговых режимах мало изучена. Известно лишь, что вместе с полезным сигналом через элементы оптоэлектронной информационно-измерительной системы практически всегда проходят помехи, называемые шумами, которые могут генерироваться и в самих элементах системы. Накладываясь на полезный сигнал, эти помехи искажают его параметры, что неизбежно ведет к возникновению погрешностей измерения. В большинстве случаев эти помехи являются случайными, статистические характеристики которых зависят от характера задачи, структуры и состава элементов оптоэлектронной информационно-измерительной системы.

Для уменьшения инерционности оптоэлектронной информационно-измерительной системы и снижения значения ее динамических погрешностей полоса пропускаемых частот частотной характеристики системы расширяется, что ведет к повышению уровня помех и росту искажений параметров полезного сигнала от них. Таким образом, тенденции изменения динамических погрешностей и погрешностей от шумов при уменьшении инерционности информационно-измерительных систем противоположны, и существуют такие параметры системы, определяющие ее частотную передаточную функцию, при которых сумма динамической погрешности и погрешности от шумов будет минимальной для заданных условий работы [5].

Помехоустойчивость оптоэлектронных информационно-измерительных систем зависит от многих причин: характеристик источника излучения, параметров передающей оптической системы, свойств среды распространения излучения, параметров приемной оптической системы и приемника излучения. Соотношение сигнал/шум на входе приемника должно быть не меньше заданного порогового значения. В противном случае это приводит к непропорционально быстрому росту погрешности и увеличению вероятности аномальных явлений при дальнейшей обработке измерительной информации [2; 4].

Неэффективное использование мощности лазерного излучения в оптических схемах ведет к уменьшению соотношения сигнал/шум.

Оптическая схема информационно-измерительной системы перемещений с акустооптическим преобразованием частоты на выходе интерференционной схемы показана на рисунке 1а. Исходное лазерное излучение Pии, проходя светоделительный куб СК и интерферометр Майкельсона, попадает на акустооптический модулятор (АОМ), теряя часть своей мощности. На АОМ поступают два световых пучка под углом дифракции друг к другу, причем мощности этих пучков равны P1 = P2 0,125Pии [2].

image004

Рис. 1. Оптическая схема информационно-измерительной системы с акустооптическим преобразованием частоты: а) на выходе интерференционной схемы; б) на входе интерференционной схемы

Оптическая схема информационно-измерительной системы с акустооптическим преобразованием частоты на входе интерференционной схемы показана на рисунке 1б. Исходное лазерное излучение Pии подают на АОМ, где при a = 0,7 получают на выходе АОМ следующие значения рассеянного излучения [2]

Если при расчете использовать формулы (2–4), то относительное соотношение сигнал/шум при одинаковом источнике лазерного излучения оптических схем с акустооптическим преобразованием на входе и на выходе достигает 2,5¸3.

Из рассмотренных схем оптическая схема с акустооптическим преобразованием на входе является наиболее предпочтительной с точки зрения помехоустойчивости. Исследование данных схем ведет к необходимости уменьшения количества отражающих и преломляющих поверхностей их оптической части. Этого можно добиться введением в схему оптических волокон, выполняющих деление и объединение оптических измерительных сигналов.

Полное содержание статьи: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19119

 

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top