RU2016104158A

RU2016104158A - Способ расчета мощности оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения

Info

Publication number: RU2016104158A
Application number: RU2016104158A
Authority: RU
Inventors: Марат Фардинович Замалтдинов
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-16

Claims

1. Способ расчета мощности оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, в состав которого входят источник излучения, чувствительный элемент, оптическое волокно, фотодиод, регистрирующий мощность Р оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, при этом мощность Р оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, определяют по формуле

, где

- мощность параллельной компоненты оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, P_⊥ - мощность перпендикулярной компоненты оптического излучения, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения,

- отражательная способность границы раздела «оптическое волокно-вещество» для параллельной компоненты оптического излучения, k - количество отражений оптического излучения в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, α - угол, который вектор напряженности Е электрического поля оптического излучения составляет с плоскостью падения,

- мощность параллельной компоненты оптического излучения, входящего в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, R_⊥ - отражательная способность границы раздела «оптическое волокно-вещество» для перпендикулярной компоненты оптического излучения, Р_вх⊥ - мощность перпендикулярной компоненты оптического излучения, входящего в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют маломощный гелий-неоновый лазер, оптическое излучение которого является плоско поляризованным и, вследствие этого, содержит только параллельную компоненту, чувствительный элемент выполняют в виде заполненной веществом герметичной емкости, в полости которой размещен освобожденный от оболочки конец оптического волокна, при этом герметичную емкость выполняют в виде полимер-капилляра, имеющего круглое сечение и изготовленного из нетоксичного поливинилхлорида, а освобожденный от оболочки конец оптического волокна выполняют с возможностью, при повышении или понижении температуры вещества, изменения отражательной R и пропускательной J способности границы раздела «освобожденный от оболочки конец оптического волокно-вещества», в качестве оптического волокна используют многомодовое ступенчатое кварцевое волокно, имеющее круглое сечение, в качестве фотодиода используют обладающий высоким быстродействием и высокой фоточувствительностью кремниевый p-i-n-диод, регистрирующий мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, причем в качестве вещества используют термометрическое вещество, мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, определяют по формуле

где

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения,

- отражательная способность границы раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - термометрическое вещество» для параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, k - количество отражений оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, α - угол, который вектор напряженности Е электрического поля оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера составляет с плоскостью падения,

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, входящего в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, n_тв - показатель преломления термометрического вещества, θ₁ - угол падения оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера на границу раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - термометрическое вещество», n_c - показатель преломления сердцевины многомодового ступенчатого кварцевого волокна.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нетоксичного поливинилхлорида используют пластифицированный поливинилхлорид медицинского назначения марки «ПМ-1/42 мед», в качестве маломощного гелий-неонового лазера используют гелий-неоновый лазер марки «ГН-5», в качестве кремниевого p-i-n-диода используют кремниевый p-i-n-диод марки «S10993-02CT», регистрирующий мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, при этом амплитудный волоконно-оптический датчик с граничной модуляцией оптического излучения выполняют с возможностью только одного отражения (k=1) оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» в чувствительном элементе, необходимого и достаточного для измерения температуры Т_всо внутренней среды организма человека, причем в качестве термометрического вещества используют прозрачную циклоалифатическую эпоксидную смолу марки «ERL 4221», показатель преломления n_тв которой зависит от температуры Т_всо внутренней среды организма человека, мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, определяют по формуле

где n_тв - показатель преломления прозрачной циклоалифатической эпоксидной смолы марки «ERL 4221», θ₁ - угол падения оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» на границу раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - прозрачная циклоалифатическая эпоксидная смола марки «ERL 4221»», n_c - показатель преломления сердцевины многомодового ступенчатого кварцевого волокна, k - количество отражений оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, равное одному, k=1, α - угол, который вектор напряженности Е электрического поля оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» составляет с плоскостью падения,

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», входящего в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, Т_всо - температура внутренней среды организма человека.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для использования амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра для измерения температуры Т_всо внутренней среды организма человека используют оптический ответвитель на отрезках Y-типа 1×2.