10.14489/td.2025.06.pp.019-025

2025, 06 июнь (June)

DOI: 10.14489/td.2025.06.pp.019-025

Гречишников В. М., Теряева О. В, Капитуров А. Е.
УСТРОЙСТВО МАСШТАБИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ
(с. 19-25)

Аннотация. Представлена разработка прецизионного устройства масштабирования оптических сигналов, предназначенного для использования в качестве элементов назначения весовых коэффициентов в волоконно-оптических цифроаналоговых преобразователях информации. Приведен анализ метрологических характеристик существующих конструкций оптических аттенюаторов. Сформулированы требования к точности устройств масштабирования весовых коэффициентов оптических сигналов, используемых в амплитудных волоконно-оптических цифроаналоговых преобразователях информации. Рассмотрена конструкция волоконно-оптического устройства, совмещающего в себе функции двухотсчетного прецизионного аттенюатора и переключателя оптических сигналов. Дано описание конструкции и принципа действия устройства, содержащего каналы грубой и точной регулировки коэффициента ослабления оптического сигнала. Приведены результаты численного моделирования коэффициентов ослабления аттенюатора в каналах грубого и точного регулирования для различных показателей оптико-геометрических параметров устройства, а также общая регулировочная характеристика. Обоснована возможность создания устройства масштабирования оптических сигналов, относительная погрешность установки коэффициентов ослабления которого не хуже 10–4…10–5.

Ключевые слова: преобразователь, аттенюатор, переключатель, конструкция, коэффициент ослабления.

Grechishnikov V. M., Teryaeva O. V., Kapiturov A. E.
MULTICHANNEL FIBER-OPTIC CONVERTERS FOR MONITORING THRESHOLD VALUES OF PHYSICAL PARAMETERS OF PRODUCTS
(pp. 19-25)

Abstract. The article is devoted to the development of a precision optical signal scaling device intended for use as an element for assigning weighting factors in fiber-optic digital-to-analog data converters. An analysis of the metrological characteristics of existing optical attenuator designs is given. Requirements for the accuracy of optical signal weighting factor scaling devices used in amplitude fiber-optic digital-to-analog data converters are formulated. The design of a fiber-optic device that combines the functions of a two-count precision attenuator and an optical signal switch is considered. A description of the design and operating principle of the device containing channels for coarse and fine adjustment of the optical signal attenuation coefficient is given. The results of numerical modeling of the attenuator attenuation coefficients in the coarse and fine channels for various parameters of the optical and geometric parameters of the device, as well as the general adjustment characteristic, are presented. The possibility of creating an optical signal scaling device with a relative error in setting the attenuation coefficients no worse than.

Keywords: converter, attenuator, switch, design, attenuation coefficient.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. М. Гречишников, О. В. Теряева, А. Е. Капитуров (Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева (Самарский университет), Самара, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. M. Grechishnikov, O. V. Teryaeva, A. E. Kapiturov (Samara National Research University, Samara, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Жижин В. Волоконно-оптические датчики: перспективы промышленного применения // Электронные компоненты. 2010. № 12. С. 17 ‒ 23.
2. Хабаров С. С., Кошмин А. С. Применение волоконно-оптической измерительной технологии и фазо-хронометрического метода для контроля и мониторинга технического состояния конструкций летательных аппаратов // Измерительная техника. 2021. № 2. С. 49 ‒ 56.
3. Grechishnikov V. M., Teryaeva O. V. Fiber-optical Converter Onboard Sensors Mechanization of Aircraft Mechanization Devices // Russian Aeronautics. 2016. V. 59, Is. 3. P. 426 ‒ 432.
4. Шишкин В. В., Чурин А. Е., Харенко Д. С., Шелемба И. С. Система мониторинга несущих конструкций футбольного манежа на основе волоконно-оптических датчиков // Фотон–Экспресс. 2013. № 6. С. 22‒23.
5. Goossens S., Berghmans F., Muñoz K., et al. A Global Assessment of Barely Visible Impact Damage for CFRP Sub-Components with FBG-BAsed Sensors // Composite Structures. 2021. V. 272. Article Number 114025. 12 p. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.114025
6. Федотов М. Ю. Методы формирования пространственной топологии и опроса волоконно-оптических датчиков для диагностики композитных конструкций // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, № 4(298). С. 24 – 37. DOI: 10.14489/td.2023.04.pp.024–037
7. Воронов К. Е., Григорьев Д. П., Телегин А. М. Обзор аппаратных средств для регистрации ударов частиц о поверхность космического аппарата // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9, № 3. С. 245 ‒ 265.
8. Pat. 70614114 USA. Optical Digital to Analog Converter / Young-Kai Chen, Andreas Leven, Kun-Yii Tu, publ. 06.13.2006.
9. Pat. 5039988 USA. Optoelectronic Digital to Analog Converter / John H. Hong; publ. 08.13.1991.
10. Pat. 7525461 USA. Optical Digital to Analog Conversion / Brian L. Uhlhorn; publ. 04.28.2009.
11. Теряева О. В. Мультисенсорные преобразователи информации на основе волоконно-оптических ЦАП: дис. ... канд. техн. наук. Самара, 2017. 164 с.
12. Гречишников В. М., Капитуров А. Е., Нерсисян К. Б., Теряева О. В. Мультисенсорный волоконно-оптический преобразователь бинарных механических сигналов // Надежность и качество сложных систем. 2022. № 3. С. 95 – 103. DOI: 10.21685/2307–4205–2022
13. Топильский В. Б. Микроэлектронные измерительные преобразователи: учеб. пособие. 5-е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2024. 496 с.
14. Обзор волоконно-оптических переключателей [Электронный ресурс]. URL: https://lenlasers.ru/novosti-i-stati/obzor-volokonno-opticheskikhpereklyuchateley/?ysclid=m8grey69gt399777521 (Дата обращения: 12.11.2024).
15. Оптические аттенюаторы: основные виды и формы [Электронный ресурс]. URL: https://modultech.ru/opticheskie–attenyuatory/?ysclid=m8lr11h1pq279000251 (Дата обращения: 12.11.2024).
16. Аттенюаторы оптические программируемые [Электронный ресурс]. URL: https://skomplekt.com/ (Дата обращения: 05.10.2024).
17. Пат. РФ 2768522. Регулируемый оптический аттенюатор / В. М. Гречишников, А. Е. Капитуров; опубл. 24.03.2022, Бюл. № 9.
18. Гречишников В. М. Мультисенсорный преобразователь бинарных сигналов на основе волоконно-оптического цифроаналогового преобразователя // Тр. Междунар. симп. «Надежность и качество». 2024. Т. 1. С. 300 – 303.

Eng

1. Zhizhin V. (2010). Fiber optic sensors: prospects for industrial application. Elektronnye komponenty, (12), 17 ‒ 23. [in Russian language]
2. Habarov S. S., Koshmin A. S. (2021). Application of fiber-optic measuring technology and phase-chronometric method for control and monitoring of technical condition of aircraft structures. Izmeritel'naya tekhnika, (2), 49 ‒ 56. [in Russian language]
3. Grechishnikov V. M., Teryaeva O. V. (2016). Fiber-optical Converter Onboard Sensors Mechanization of Aircraft Mechanization Devices. Russian Aeronautics, 59(3), 426 ‒ 432.
4. Shishkin V. V., Churin A. E., Harenko D. S., Shelemba I. S. (2013). A monitoring system for the supporting structures of a football arena based on fiber-optic sensors. Foton–Ekspress, (6), 22 ‒ 23. [in Russian language]
5. Goossens S., Berghmans F., Muñoz K., et al. (2021). A Global Assessment of Barely Visible Impact Damage for CFRP Sub-Components with FBG-BAsed Sensors. Composite Structures, 272. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114025
6. Fedotov M. Yu. (2023). Methods for forming spatial topology and interrogating fiber-optic sensors for diagnostics of composite structures. Kontrol'. Diagnostika, 26(4), 24 – 37. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2023.04.pp.024–037
7. Voronov K. E., Grigor'ev D. P., Telegin A. M. (2021). Review of hardware for recording particle impacts on the surface of a spacecraft. Uspekhi prikladnoy fiziki, 9(3), 245 ‒ 265. [in Russian language]
8. Young-Kai Chen, Andreas Leven, Kun-Yii Tu (2006). Optical Digital to Analog Converter. Patent No. 70614114 USA.
9. John H. Hong (1991). Optoelectronic Digital to Analog Converter. Patent No. 5039988 USA.
10. Brian L. Uhlhorn (2009). Optical Digital to Analog Conversion. Patent No. 7525461 USA.
11. Teryaeva O. V. (2017). Multisensory information converters based on fiber-optic DACs. [in Russian language]
12. Grechishnikov V. M., Kapiturov A. E., Nersisyan K. B., Teryaeva O. V. (2022). Multisensor fiber-optic converter of binary mechanical signals. Nadezhnost' i kachestvo slozhnyh sistem, (3), 95 – 103. [in Russian language] DOI: 10.21685/2307–4205–2022
13. Topil'skiy V. B. (2024). Microelectronic measuring transducers: textbook. manual. 5th ed., electronic. Moscow: Laboratoriya znaniy. [in Russian language]
14. Fiber Optic Switches Overview. (2024). Retrieved from https://lenlasers.ru/novosti-i-stati/obzor-volokonno-opticheskikhpereklyuchateley/?ysclid=m8grey69gt399777521 (Accessed: 12.11.2024). [in Russian language]
15. Optical attenuators: main types and forms. (2024). Retrieved from https://modultech.ru/opticheskieattenyuatory/?ysclid=m8lr11h1pq279000251 (Accessed: 12.11.2024). [in Russian language]
16. Optical programmable attenuators. (2024). Retrieved from https://skomplekt.com/ (Accessed: 05.10.2024). [in Russian language]
17. Grechishnikov V. M., Kapiturov A. E. (2022). Adjustable optical attenuator. Ru patent No. 2768522. Russian Federation. [in Russian language]
18. Grechishnikov V. M. (2024). Multisensory binary signal converter based on a fiber-optic digital-to-analog converter. Trudy Mezhdunarodnogo simpoiziuma «Nadezhnost' i kachestvo», (1), 300 – 303. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2025.06.pp.019-025

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2025.06.pp.019-025

and fill out the form