Например, Бобцов

Адаптивная система управления интерференционным волоконно-оптическим датчиком перемещения

ОПТИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 681.586.54:621.395
АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ДАТЧИКОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

© 2012 г. А. А. Ветров, канд. техн. наук; Т. Д. Коцюбинский; А. Н. Сергушичев, канд. техн. наук
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург
E-mail: a_vetrov@mail.ru

Рассмотрен волоконно-оптический датчик на основе торцевого интерферометра. Отмечена важность стабилизации рабочей точки интерферометра в оптимальном положении для надежной работы датчика. Разработаны алгоритмы формирования сигнала рассогласования реального положения рабочей точки от оптимального и стабилизации ее в оптимальном положении. Предложена аппаратная реализация адаптивной системы управления режимом работы интерферометра и приведены результаты ее экспериментальных исследований.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, торцевой интерферометр, рабочая точка, адаптивная система управления.

Коды OCIS: 060.2370, 120.5475

Поступила в редакцию 11.04.2011

Введение
Прогресс в использовании оптических волокон в области телекоммуникации привел к появлению высококачественной и доступной компонентной базы для создания, в том числе, волоконно-оптических датчиков (ВОД) различных физических величин. Это в немалой степени способствовало их успешному развитию и внедрению. Из существующих схем построения ВОД большой интерес представляют датчики, использующие интерференционную систему съема информации, что позволяет достичь высокой чувствительности и точности [1]. Технологии сегодняшнего дня открыли возможность создания миниатюрных, недорогих и, при этом, высокоточных интерферометров на основе волоконно-оптических компонентов, которые сильно отличаются от классических интерферометров, – сложных громоздких приборов, требующих прецизионной механики и оптики [2].
В то же время у интерферометрических ВОД существует серьезная проблема, не решив

которую невозможно создать работающую систему. Она заключается в нестабильности положения рабочей точки на характеристике преобразования интерферометра [1], что может приводить как к значительным искажениям полезного сигнала, так и к его полному отсутствию. В качестве пути решения этой проблемы можно предложить дублирование измерительных каналов с различным положением рабочих точек [3, 4] либо управление длиной волны излучения лазера [5]. Поскольку увеличение количества измерительных каналов негативно сказывается на габаритах чувствительного элемента, для создания миниатюрных датчиков необходима система, осуществляющая управление рабочей точкой с помощью изменения длины волны лазера.
Данная статья посвящена разработке программно-аппаратного комплекса (оптикоэлектронного блока), осуществляющего выбор и стабилизацию рабочей точки торцевого интерферометра Фабри–Перо в оптимальном положении. Такой интерферометр с адаптивным управлением представляет собой основу для

“Оптический журнал”, 79, 1, 2012

29

построения высокочувствительных ВОД различных физических величин, в частности, оптического микрофона.
Управление положением рабочей точки интерферометра
Схема построения ВОД на основе торцевого интерферометра Фабри–Перо приведена на рис. 1.
Датчик включает одночастотный полупроводниковый лазер Л с термоэлементом Пельтье для регулировки его температуры, волоконнооптический Х-разветвитель Р с четырьмя плечами, фотоприемник ФП1 для формирования выходного сигнала датчика и чувствительный элемент ЧЭ, который содержит подвижное зеркало, перемещающееся под действием измеряемой физической величины. В волоконно-оптическом датчике давления (в частности, микрофоне) в качестве зеркала выступает мембрана, в датчике вибраций – инерционная масса и пр. В отличие от схемы, представленной в работе [6], в схему дополнительно включен фотоприемник ФП2 для контроля выходной оптической мощности лазера.
Принцип действия датчика состоит в следующем. По одномодовому волокну от лазерного источника распространяется оптическое излучение мощностью P0. Достигнув торца волокна в чувствительном элементе, излучение частично от него отражается, а частично выходит в открытое пространство, отражается от зеркала и часть его возвращается обратно в волокно, интерферируя с волной, отраженной от торца. В общем случае в интерференции принимают участие оптические волны, формируемые за счет нескольких переотражений между торцом оптоволокна и зеркалом. Однако при достаточно большом расстоянии l между ними

Л1

2 ФП2

Р

ФП1

3

ЧЭ 4
l

Рис. 1. Схема построения волоконно-оптического интерферометрического датчика.

(для стандартного одномодового оптоволокна l > 400 мкм) результирующая мода формируется за счет интерференции только двух оптических составляющих – отраженной от торца и первого отражения от мембраны [6].
В этом случае мощность РФП1 возвратной результирующей оптической моды на фотоприемнике ФП1 в плече 3 разветвителя
( )PÔÏ1 (l, ) = P1 + P2 + 2 P1P2 cos(4l/), (1)

где Р1 и Р2 – мощности на фотоприемнике оптических излучений, отраженных от торца оптоволокна и от мембраны соответственно,  – длина волны излучения.
Как показано в работе [6], наилучший контраст интерференционной картины и наибольшее отношение сигнал/шум в таком оптическом микрофоне достигается при равенстве мощностей интерферирующих составляющих P1 = P2. При этих условиях соотношение (1) примет вид

РФП1(l, ) = 2P1[1 + cos(4l/)] = = 2P0Kос1[1 + cos(4l/)],

(2)

где Kос1 – коэффициент пропускания оптической схемы, который зависит от типа развет-

вителя и отражения от торца оптоволокна.

Тогда характеристику преобразования ли-

нейного перемещения зеркала в выходное на-

пряжение ВОД можно представить соотно-

шением

Uвых(l, ) = РФП1(l, ) KФП1 = =2P0Kос1KФП1[1 + cos(4l/)],

(3)

где KФП1 – коэффициент преобразования оптической мощности в напряжение на выходе

фотоприемника ФП1. Учитывая, что чувствительность Uвых(l, )
ВОД к малым перемещениям мембраны l

с точностью до постоянного множителя опре-

деляется как

Uâûõ

(l,

)

~

¶Uâûõ (l, äl

)

l,

(4)

для достижения ее максимального значения необходимо выполнение условия

¶Uâûõ (l, äl

)

=

max,

(5)

которое, как нетрудно заметить из выражения (3), обеспечивается при sin(4l0/) = 1, т. е. при оптимальных расстояниях от торца оптоволок-
на до мембраны, определяемых из условия

30 “Оптический журнал”, 79, 1, 2012

l0(n) = /8(1 + 4n),

(6)

где n – целое число. Далее для определенности любое из совокупности этих расстояний будем называть оптимальным положением рабочей точки интерферометра.
Из практики применения интерферометрических устройств известно, что в результате воздействия различных паразитных внешних факторов рабочая точка смещается из оптимального положения l0, в связи с чем возникает необходимость ее автоматической подстройки.

Постановка задачи

Из соотношения (6) видно, что при использовании существующей зависимости l0() задача подстройки рабочей точки в оптимальное
положение может быть решена, в частности, за счет перестройки длины волны  излучения
полупроводникового лазера путем изменения
его рабочей температуры.
Оценим необходимый диапазон изменения
температуры для подстройки рабочей точки.
Для этого сначала определим диапазон перестройки длины волны  от некоторого фиксированного значения 0, необходимый для возврата рабочей точки в оптимальное положение в случае ее ухода из положения l0 на расстояние l. Это можно сделать из соотно-
шения (6), приняв во внимание, что при расстояниях l0 и l0 + l оптимальное положение рабочей точки должно быть одинаковым

l0 0

=

l0 0

+ +

l 

.

(7)

Для полупроводниковых одночастотных ла-

зеров с длиной волны излучения 0 = 1,55 мкм известна зависимость [5]

(T) = 0 + T,

(8)

где 0 – длина волны при Т = 0 С,  – температурный коэффициент (  0,1 нм/С), Т – температура, С.
Подставим правую часть выражения (8) в соотношение (7), учтя, что  = T. Тогда необходимый диапазон изменения температуры для подстройки рабочей точки можно найти из условия

T

=

0 l0

l.

(9)

Определим диапазон изменения температуры, необходимый для того, чтобы напряже-

ние на выходе интерферометра, определяемое выражением (3), совершило одно полное колебание. Очевидно, что такое изменение выходного напряжения происходит при перестройке

расстояния на половину длины волны излу-
чения, т. е. l = 0/2. Подставив это значение в выражение (9), получим

T = 20/(2l0 ).

(10)

Отсюда следует, что с увеличением рас-
стояния l0 между торцом оптоволокна и зеркалом требования к необходимому диапазону
изменения температуры снижаются. В част-
ности, для 0 = 1,55 мкм при расстоянии l0 = 100 мкм требуемый температурный диапазон T = 120 С, а при расстоянии l0 = 400 мкм (оптимальном для торцевого интерферометра) –
T = 30 С.
Таким образом, при правильном проектиро-
вании чувствительного элемента (l  400 мкм)
с изменением температуры лазера в диапазоне
T = 30 С всегда будут наблюдаться Uвых max и Uвых min независимо от начального значения выходного напряжения.
Следует заметить, что кроме длины вол-
ны излучения от температуры зависит так-
же и мощность лазера P0, а следовательно, и Uвых max. В этом случае зависимость выходного напряжения интерферометра от тем-
пературы Uвых(Т) будет иметь вид, представленный на рис. 2, где показаны три
разных случая, отличающиеся начальным зна-
чением Uвых.

Uвых

Uвых max

Тн Тв Т, С
Рис. 2. Выходная характеристика интерферометра. Тн и Тв – нижняя и верхняя границы температурного диапазона.

“Оптический журнал”, 79, 1, 2012

31

Проанализируем фазу  = 4l/, входящую в выражение (3) для Uвых

 = 4l/(0 + T),

(11)

для чего воспользуемся малостью T по сравнению с 0.



=

4l/(0

+

T)=

4l

êëêé (0

0 -T + T)(0 -T)

úúûù

=

=

4l(0 -T) 20 -(T)2

@

4lèçæççç

1 0

-

T 20

øö÷÷÷÷.

(12)

Пренебрегая начальной фазой 0 = 4l/0 и знаком при T (cos(–) = cos()), получим

 = 4lT/20.

(13)

Таким образом, фаза характеристики Uвых линейно зависит от температуры, следователь-
но, зависимость выходного напряжения от
температуры представляет собой косинусоиду,
что и подтверждается экспериментом.
Для устранения температурной зависимо-
сти амплитуды Uвых max введем безразмерную функцию положения рабочей точки интерфе-
рометра, приведенную к входной оптической
мощности  = Uвых/UФП2 (далее – приведенная функция положения), где UФП2 – напряжение на фотоприемнике ФП2, измеряющем мощность излучения лазера. Это напряжение опре-
деляется как

UФП2 = P0Kос2KФП2,

(14)

где Kос2 – коэффициент ослабления оптического тракта до ФП2, KФП2 – коэффициент преобразования оптической мощности в выходное
напряжение ФП2. Определим приведенную функцию положе-
ния (T) с учетом выражений (3), (13) и (14)
следующим образом

=

2P0Kîñ KÔÏ1 P0 Kîñ2KÔÏ2

êéëêê1

+

cosæççççè

4lT 20

÷ø÷÷÷öùúûúú

=

=

2Kîñ KÔÏ1 Kîñ2 KÔÏ2

éêêêë1

+

cosçççèæç

4lT 20

öø÷÷÷÷ùúûúú

=

=

C

êéêëê1

+

cosçèæççç

4lT 20

÷÷÷÷öøùúúúû

,

(15)

где

/max

C

=

2Kîñ KÔÏ1 Kîñ2 KÔÏ2

.

(16)

Как видно из соотношений (15) и (16), ампли-
туда приведенной функции положения не
зависит от мощности лазера P0, а следовательно, и от температуры. После преобразования
Uвых и UФП2 в цифровую форму эта функция может быть легко вычислена микропроцес-
сором.

Алгоритм работы устройства
На рис. 3 представлена нормированная зависимость /max от температуры лазера для типичного образца чувствительного элемента (вид приведенной функции положения зависит от расстояния между торцом волокна и мембраной).
Оптимальное положение рабочей точки ВОД – рт = max/2 = С/2 (см. рис. 3). При таком ее положении нелинейные искажения в выходном сигнале минимальны, а чувствительность и динамический диапазон датчика максимальны.
На основании описанной выше математической модели был разработан управляющий алгоритм, целью работы которого является определение оптимальной рабочей точки на приведенной функции положения (т. е. нахождение оптимальной температуры лазерного модуля и, в конечном счете, длины волны лазерного излучения) и удержание выбранного положения при изменяющихся внешних возмущающих воздействиях.
Алгоритм состоит из трех основных частей: выбор оптимального положения рабочей точки

1
0,8
0,6 Оптимальное
0,4 положение
0,2
0 10 20 30 40 50
Т, С Рис. 3. Нормированная функция положения рабочей точки, приведенная к входной оптической мощности.

32 “Оптический журнал”, 79, 1, 2012

(калибровка), удержание выбранного положения с помощью управления температурой (длиной волны излучения) лазерного модуля и проверка критерия необходимости перекалибровки системы. Основные функциональные узлы алгоритма отражены на рис. 4.
При калибровке с помощью элемента Пельтье происходит охлаждение лазерного модуля. Затем, когда приращения температуры становятся меньше определенного критического значения (Т1 – Т2 < Т), направление тока на элементе Пельтье меняется на противоположное и начинается нагрев лазерного модуля. При

этом фиксируются максимальное и минималь-
ное значения приведенной функции положе-
ния max и min, а также температуры в этих точках Тmax и Тmin. Здесь Т1 и Т2 – температуры в начале и конце итерации цикла охлаж-
дения соответственно. Когда температура
лазерного модуля достигает заданного пре-
дельного значения (Тпредел), нагрев прекращается. Таким образом, результатом калибров-
ки являются следующие данные: max, min, Тmax, Тmin.
На следующем этапе с помощью программно
реализованного пропорционально-интеграль-

Калибровка Нет

Начало T1 = T
Охлаждение
Поиск экстремумов
T2 = T
T1 – T2 < T Да
T1 = T
Нагрев
Поиск экстремумов

Нет Поиск
экстремумов

Р.Т. > Р.Т.max Нет

Да
Р.Т.max = Р.Т. Tmax = T1

Р.Т. < Р.Т.min
Нет Нет
Конец

Да
Р.Т.min = Р.Т. Tmin = T1

Контроль Р.Т.

T1 > Tпредел
Да Установка температуры
(Tmin + Tmax)/2

Проверка критерия перекалибровки

Контроль Р.Т. На уровне Р.Т.max/2

Да

Критерий положения Р.Т. выполнен?

Рис. 4. Блок-схема алгоритма управления. “Оптический журнал”, 79, 1, 2012

33

но-дифференциального регулятора происхо-

дят установка и контроль выбранного поло-

жения рабочей точки. Первоначально уста-

навливается температура лазерного модуля

на уровне Tср = (Тmin + Тmax)/2. После этого стабилизируется положение рабочей точки на

уровне рт = max/2 = С/2. Стабилизирующий сигнал в цепи обратной

связи представляет собой значение тока на

элементе Пельтье

òi(t) =

Kp e(t) + Ki

t 0

e()d + Kd

de dt

,

(17)

где e(t) – рассогласование

e(t) = max/2 – (t).

(18)

Тогда стабилизирующий сигнал в дискретной форме рассчитывается как

I(n) = Kp E(n) +

å+

Ki

n
t
k=0

E(k)

+

Kd t

[

E(n)

-

E(n

-1)],

(19)

где t – интервал дискретизации, Kp, Ki, Kd – коэффициенты усиления пропорциональной,

интегральной и дифференциальной составляю-

щих регулятора соответственно.

Следует отдельно отметить, что поскольку

приведенная функция положения не монотон-

на (рис. 2), то знак (полярность) управляюще-

го сигнала зависит от знака производной того

участка, на котором располагается выбран-

ная рабочая точка. Поэтому для определения

знака

производной

в

требуемой

точке

d() dT Òñð

сравниваются значения Тmin и Тmax. Если

Тmin < Тmax, то производная положительна

и знак управляющего сигнала не инвертиру-

ется, если нет – производная отрицательна и

знак управляющего сигнала инвертируется.

Данная особенность позволяет алгоритму не

зависеть от конструктивных отличий конкрет-

ного первичного преобразователя и элемен-

тов оптической схемы. Таким образом, систе-

ма, построенная на основе такого алгоритма,

является универсальной и способной рабо-

тать с любым интерференционным волоконно-

оптическим датчиком.

Последним этапом работы алгоритма явля-

ется проверка критерия необходимости пере-

калибровки системы. Она введена для тех слу-

чаев, когда вследствие изменяющихся внеш-

них воздействий рабочая точка смещается на

участок с противоположным знаком произво-

дной. Также возможна ситуация, когда рабочая точка в процессе автоматической регулировки выбирается такой, при которой температура лазерного модуля выходит за пределы допустимого диапазона. В случае обнаружения необходимости перекалибровки происходит выбор новой оптимальной рабочей точки, и процесс стабилизации корректирует новые начальные значения. Это позволяет системе адаптивно реагировать на переменные внешние воздействия, следовательно, дает возможность эксплуатировать такой микрофон в реальных условиях при изменяющихся воздействиях окружающей среды.
Алгоритм калибровки выглядит следующим образом:
1. Охлаждение до минимальной температуры, затем нагрев до Тпредел. В процессе фиксируются
max = Uвых max/UФП2 при Тmax – локальный максимум,
min = Uвых min/UФП2 при Тmin – локальный минимум.
2. Температура выставляется в точку Tср = = (Тmax + Тmin)/2. В зависимости от соотношения Тmax и Тmin определяется знак сигнала ошибки.
3. Определяется положение рабочей точки рт = max/2 = С/2 (см. формулу 15).
4. Проводится автоматическое регулирование температуры до достижения  = рт.
Структурная схема устройства
Структурная схема волоконно-оптического микрофона (ВОМ), построенного на основе торцевого интерферометра Фабри–Перо, и системы управления его параметрами показаны на рис. 5. ВОМ состоит из лазерного модуля, включающего в себя источник когерентного излучения, терморезистор и элемент Пельтье для управления температурой лазера, волоконно-оптического разветвителя Х-типа и вынесенного за пределы корпуса первичного преобразователя (ПП). К разветвителю подключается фотоприемный модуль, представляющий собой фотодиод со схемой усиления для регистрации полезного сигнала, и фотоприемный модуль 2 (ФПМ 2), использующийся для измерения мощности излучения лазера. Следует отдельно отметить, что несмотря на наличие в лазерном модуле (тип LDIH-DFB1550-10P в корпусе DIL 14) встроенного фотодиода, для измерения мощности лазерного из-

34 “Оптический журнал”, 79, 1, 2012

Ток лазера

Ток лазера

ЛМ

1 Ток Пельтье Температура

Волоконно-оптический микрофон
ПП
2

ФПМ

ФПМ2 Р.Т. Мощность

АЦП

Система управления

ЦАП

МК ПК
Оптическая связь МФ Аналоговый сигнал
Цифровой сигнал
DC LР Полосовой
Рис. 5. Структурная схема волоконно-оптического микрофона. ЛМ – лазерный модуль, ПП – первичный преобразователь, ФПМ – фотоприемный модуль, АЦП и ЦАП – аналогоцифровой и цифро-аналоговый преобразователи соответственно, МК – микроконтроллер, ПК – персональный компьютер, МФ – модуль фильтров. 1 – волоконно-оптический разветвитель, 2 – оптический аттенюатор.

лучения применялся фотодиод, не подвергающийся воздействию термоэлемента Пельтье, что обеспечило стабильность показаний измерителя мощности. Кроме того, приходящее на ФПМ 2 излучение ослаблялось при помощи аттенюатора с целью минимизации влияния оптических переотражений от элементов узла измерения оптической мощности на полезный сигнал.
Основным элементом ПП является чувствительная мембрана, расположенная на некотором расстоянии от торца одномодового оптического волокна. При колебаниях мембраны изменяется фаза волны, отраженной от зеркальной поверхности мембраны. Волна, отраженная от мембраны, интерферирует с волной, отраженной от торца волокна. В результате интерференции результирующая волна, распространяющаяся в волокне 4 (рис. 1.) по направлению к фотодиоду, оказывается промодулирована по амплитуде и фазе в соответствии с колебаниями мембраны. Модуляция интенсивности отраженного сигнала детектируется фотодиодом, образуя в результате полезный электрический сигнал, пропорциональный смещениям мембраны.
Отличительная особенность волоконнооптического микрофона, построенного по дан-

ной схеме, – низкие требования к длине когерентности лазерного излучения, так как разность оптических путей двух интерферирующих волн составляет менее 1 мм. Это позволяет использовать максимальную длину оптического кабеля от разветвителя до ПП, ограниченную только потерями в оптическом волокне (0,2–0,3 дБ/км).
Система управления ВОМ состоит из программируемого микроконтроллера (МК) на базе микросхемы ATMega32 фирмы ATMEL, реализующего алгоритм управления и интерфейс обмена данными с персональным компьютером, аналого-цифрового преобразователя с аналоговым мультиплексором на четыре канала, оцифровывающего и передающего в МК данные о токе лазерного диода и температуре лазерного модуля, мощности лазерного излучения с ФПМ 2 и постоянной составляющей сигнала с ФПМ (рабочая точка Р.Т.).
Кроме того, в состав управляющей системы входит цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который выполняет две функции. Во-первых, управление током лазера. На ЦАП поступает цифровой сигнал с МК, задающий ток лазера в мА, затем, в результате цифро-аналогового преобразования на выходе ЦАП устанавливается напряжение определенного уровня. Далее, преобразователь “ток-напряжение” задает соответствующий ток лазера. Во-вторых, аналогичным образом происходит преобразование управляющего цифрового сигнала I(n) (см. формулу 18) в ток на элементе Пельтье.
Модуль фильтров позволяет подключить к выходу один из трех фильтров: DC (постоянная составляющая), LP (НЧ – фильтр, частота среза 200 Гц) и полосовые фильтры с частотами от 200 Гц до 6,3 кГц, 10 кГц и 20 кГц. Персональный компьютер используется опционально для отладки и контроля работы устройства.
Результаты экспериментов
Для проверки работоспособности системы управления ВОМ проведен ряд экспериментов как в естественных, так и в искусственно изменяемых климатических условиях. В экспериментах использовались различные первичные преобразователи для учета влияния технологического разброса параметров.

“Оптический журнал”, 79, 1, 2012

35

На рис. 6 показаны временные зависимости положения рабочей точки (приведенная функция положения,  = Uвых/UФП2, см. формулу (15)) и температуры лазерного модуля. Запись показаний проводилась в помещении при нормальных условиях и естественном колебании температуры в течение 70 ч.
Из рис. 6 видно, что приведенная функция положения стабилизирована на уровне  = = 1,6, и естественные колебания окружающей температуры хорошо компенсируются изменениями температуры лазерного модуля и, соответственно, длины волн лазерного излучения.
Следующий эксперимент проводился в климатической камере, в которой в течение 80 мин и происходил нагрев камеры от температуры –20 С до температуры 10 С (рис. 7). На графике показан процесс калибровки системы (первые 3 мин). После чего рабочая точка устанавливается в положение  = = Uвых/UФП2 = 2, что равно половине от максимального значения max = 4.
Кроме того, через 41 мин после начала эксперимента произошла перекалибровка системы, в результате которой температура лазерного модуля, а следовательно, и длина волны лазерного излучения принимают значения, отличные от первоначально выбранных. При этом рабочая точка стабилизирована на уровне  = Uвых/UФП2 = 2 на всем протяжении эксперимента, за исключением процесса перекалибровки системы.
Проведенные эксперименты показывают возможность применения интерферометрических ВОД с разработанной адаптивной системой управления в условиях переменных случайных внешних воздействий на первичный преобразователь (изменяющиеся атмосферное давление и температура окружающей среды). Полученные результаты испытаний лабораторного макета дают основания полагать, что разработанная система будет обладать хорошими эксплуатационными характеристиками с точки зрения стабильности при работе в реальных условиях.

Т окр. среды, С;  

раметров микрофона при изменяющихся паразитных воздействиях. Применение такой системы позволяет создавать миниатюрные первичные преобразователи со стабилизированными параметрами и избавляет от необходимости дублирования измерительных каналов, следовательно, сокращается количество электронных и оптических компонентов в системе, снижаются ее размеры и стоимость.
Следует отдельно отметить универсальность созданной системы управления интерферометром. То есть, стабилизирующую систему можно применять не только для управления и стабилизации параметров рассматриваемого в работе волоконно-оптического микрофона, но и для любого другого интерферометра.

5,0
4,0 T 40
30 3,0

2,0

20


1,0 10

0,00 10 20 30 40 50 60
Время, ч

0

Рис. 6. Стабилизация приведенной функции положения в лабораторных условиях за длительный промежуток времени.

20
5
2
0
–5 1
–10
–15 3

50 40 30 20 10

I, мA

Т, С

Заключение Экспериментальные исследования разра-

–200

20 40 60
Время, мин

800

ботанной системы управления интерферометром показали возможность ее применения в реальных условиях. Она осуществляет адаптивную настройку и стабилизацию па-

Рис. 7. Стабилизация приведенной функции положения в процессе испытаний датчика в климатической камере. 1 – Т, С, 2 – , 3 – температура окружающей среды.

* ****

36 “Оптический журнал”, 79, 1, 2012

ЛИТЕРАТУРА
1. Ветров А.А., Комиссаров С.С., Сергушичев А.Н. Волоконно-оптический торцевой интерферометр – универсальный элемент построения датчиков смещения. Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 1. С. 3–6.
2. Ветров А.А., Комиссаров С.С., Лучинин В.В., Сергушичев А.Н. Волоконно-оптический микроинтерферометр как основа построения высокочувствительных сенсоров. Сб. докладов VI Междунар. конф. “Квантовая электроника-2006”. Минск, Белоруссия, 2006. С. 117.
3. Ветров А.А., Ильков В.К., Комиссаров С.С., Лучинин В.В., Сергушичев А.Н., Ширшов А.А. Волоконнооптическая сенсорная система. Патент России № 2 305 253. 2007.
4. Ветров А.А., Ильков В.К., Комиссаров С.С., Корляков А.В., Лучинин В.В., Сергушичев А.Н., Ширшов А.А. Оптический микрофон и способ изготовления его звукочувствительной мембраны. Патент России № 2 365 064. 2009.
5. Ветров А.А., Данилов Д.А., Есипов С.С., Комиссаров С.С., Сергушичев А.Н. Сравнение температурных и электрических методов управления длиной волны излучения полупроводниковых лазеров. Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 8. С. 90–96.
6. Ветров А.А., Комиссаров С.С., Сергушичев А.Н., Туркин М.В., Ширшов А.А. Анализ и оптимизация параметров интерференционного волоконно-оптического микрофона. Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 6. С. 31–38.

“Оптический журнал”, 79, 1, 2012

37