10.14489/td.2025.05.pp.062-068

2025, 05 май (May)

DOI: 10.14489/td.2025.05.pp.062-068

Гречишников В. М., Теряева О. В., Капитуров А. Е.
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ КОНТРОЛЯ ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ
(с. 62-68)

Аннотация. Представлена разработка мультисенсорных волоконно-оптических преобразователей для контроля пороговых значений физических параметров объектов промышленного и социального назначения. Сформулированы принципы взаимодействия чувствительных элементов предлагаемых преобразователей с объектами контроля с использованием кинематических, магнитных и тепловых эффектов. Рассмотрены конструкции мультисенсорных преобразователей на основе волоконно-оптических цифроаналоговых преобразователей с параллельной и последовательной структурными схемами. Предложены математические модели преобразователей и проанализированы алгоритмы цифровой обработки информации в электронном блоке преобразователей. Приводится сравнительный анализ предлагаемых преобразователей и их аналогов по критериям энергетической эффективности, простоте и доступности электронной элементной базы, а также технико-экономическим показателям. Установлено, что предлагаемые преобразователи в зависимости от типа волоконно-оптического цифроаналогового преобразователя обеспечивают информационную емкость на уровне 3…5 бит. Обосновываются направления развития преобразователей рассматриваемого класса, связанные с увеличением их информационной емкости.

Ключевые слова: преобразователь информации, промышленный объект, контроль, аттенюатор, волоконная оптика, информационная емкость.

Grechishnikov V. M., Teryaeva O. V., Kapiturov A. E.
MULTICHANNEL FIBER-OPTIC CONVERTERS FOR MONITORING THRESHOLD VALUES OF PHYSICAL PARAMETERS OF PRODUCTS
(pp. 62-68)

Abstract. The article is devoted to the development of multisensor fiber-optic converters for monitoring threshold values of physical parameters of industrial and social objects. The principles of interaction of the sensitive elements of the proposed converters with the objects of control using kinematic, magnetic and thermal effects are formulated. The designs of multisensor converters based on fiber-optic digital-to-analog converters with parallel and serial structural schemes are considered. Mathematical models of converters are proposed and algorithms for digital information processing in the electronic unit of converters are analyzed. A comparative analysis of the proposed converters and their analogs is given according to the criteria of energy efficiency, simplicity and availability of the electronic element base, as well as technical and economic indicators. It has been established that the proposed converters, depending on the type of fiber-optic digital-to-analog converter, provide information capacity at the level of 3…5 bits. The directions of development of the converters of the considered class, associated with the increase in their information capacity, are substantiated.

Keywords: information converter, industrial facility, control, attenuator, fiber optics, information capacity.

+ - 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. Сидоров А. И. Сенсорная фотоника. СПб.: Университет ИТМО, 2019. 96 с.
3. Pat. 70614114 USA. Optical Digital-to-analog Converter / Young-Kai Chen, Andreas Leven, KunYii Tu; publ. 06.13.2006.
4. Pat. 7525461 USA. Optical Digital to Analog Conversion / Brian L. Uhlhorn; publ. 04.28.2009.
5. Варжель С. В. Волоконные брэгговские решетки. СПб.: Университет ИТМО, 2016. URL: https://www.iprbookshop.ru/65830.html>.7
6. 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.
7. 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.
8. 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
9. Goossens S., Berghmans F., Munoz K., et al. A Global Assessment of Barely Visible Impact Damage for CFRP Sub-Components with FBG-based Sensors // Composite Structures. 2021. V. 272. P. 1 ‒ 12. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.114025
10. Jeon S.-J., Park S. Y., Kim S. T. Temperature Compensation of Fiber Bragg Grating Sensors in Smart Strand // Sensors. 2022. V. 22, No. 9. 17 p. DOI: 10.3390/s22093282
11. Федотов М. Ю. Теоретические исследования термокомпенсации результатов диагностики полимерных композитов методом двух оптических волокон // Дефектоскопия. 2023. № 10. С. 53 ‒ 65. DOI: 10.31857/S0130308223100056
12. Интеррогатор GC-97001C [Электронный ресурс]. URL: https://lenlasers.ru/ (Дата обращения: 21.10.2024).
13. 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: 10.21685/2307-4205-2022-3-12
14. Теряева О. В. Мультисенсорные преобразователи информации на основе волоконно-оптических ЦАП: дис. ... канд. техн. наук. Самара, 2017. 164 с.
15. Пат. № 2768522 Российская Федерация, G02B 6/26. Регулируемый оптический аттенюатор / В. М. Гречишников, А. Е. Капитуров. Заявл. 10.03.2021; опубл. 24.03.2022, Бюл. № 9.
16. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988. 304 с.
17. Тихонов Б. Н., Ходжаев И. А. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: учеб. пособие / под ред. Б. Н. Тихонова. М.: Горячая линия ‒ Телеком, 2017. 374 с.

Eng

1. Zhizhin V. (2010). Fiber optic sensors: prospects for industrial application. Elektronnye komponenty, (12), 17 ‒ 23. [in Russian language]
2. Sidorov A. I. (2019). Sensory photonics. Saint-Petersburg: Universitet ITMO. [in Russian language]
3. Young-Kai Chen, Andreas Leven, Kun-Yii Tu (2006). Optical Digital-to-analog Converter. Patent No. 70614114. USA.
4. Brian L. (2009). Optical Digital to Analog Conversion. Patent No. 7525461. USA. Uhlhorn.
5. Varzhel' S. V. (2016). Fiber Bragg gratings. Saint-Petersburg: Universitet ITMO. Retrieved from https://www.iprbookshop.ru/65830.html>.7 [in Russian language]
6. Grechishnikov V. M., Teryaeva O. V. (2016). Fiber-optical Converter Onboard Sensors Mechanization of Aircraft Mechanization Devices. Russian Aeronautics, 59(3), 426 ‒ 432.
7. Shishkin V. V., Churin A. E., Harenko D. S., Shelemba I. S. (2013). Monitoring system for supporting structures of a football arena based on fiber-optic sensors. FOTON-EKSPRESS, (6), 22 ‒ 23. [in Russian language]
8. 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
9. Goossens S., Berghmans F., Munoz K., et al. (2021). A Global Assessment of Barely Visible Impact Damage for CFRP Sub-Components with FBG-based Sensors. Composite Structures, 272, 1 ‒ 12. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.114025
10. Jeon S.-J., Park S. Y., Kim S. T. (2022). Temperature Compensation of Fiber Bragg Grating Sensors in Smart Strand. Sensors, 22(9). DOI: 10.3390/s22093282
11. Fedotov M. Yu. (2023). Theoretical studies of thermal compensation of the results of diagnostics of polymer composites using the two optical fibers method. Defektoskopiya, (10), 53 ‒ 65. [in Russian language] DOI: 10.31857/S0130308223100056
12. Interrogator GC-97001C. Retrieved from https://lenlasers.ru/ [in Russian language]
13. 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: 10.21685/2307-4205-2022-3-12
14. Teryaeva O. V. (2017). Multisensory information converters based on fiber-optic DACs. [in Russian language]
15. Grechishnikov V. M., Kapiturov A. E. (2022). Adjustable optical attenuator. Ru Patent No. 2768522. Russian Federation. [in Russian language]
16. Gutnikov V. S. (1988). Integrated electronics in measuring devices. Leningrad: Energoatomizdat. [in Russian language]
17. Tihonov B. N., Hodzhaev I. A. (2017). Metrology and electrical and radio measurements in telecommunication systems: textbook. Moscow: Goryachaya liniya ‒ Telekom. [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.2025.05.pp.062-068

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.2025.05.pp.062-068

and fill out the form