1. Теоретическая часть
1.1 Принцип работы брэгговских решеток
Простые решетки Брэгга
Отражательная способность постоянной решетки Брэгга
Использование
Принципы работы
2. Конструкторская часть
2.1 Исследование принципов работы гидрофона
2.2 Проектирование принципиальной схемы
2.3 Энергетический расчет приемного тракта
2.4 Разработка конструкции узла гидрофона
3. Технико – экономический раздел
3.1. Структура затрат на проектирование
3.2. Структура затрат на эксплуатацию устройства
3.3. Определение трудоемкости создания устройства
3.4. Расчет затрат на проектирование устройства
3.5. Расчет затрат на создание прототипа устройства
3.6. Расчёт оптовой цены изделия
4. Технологическая часть
4.1 Анализ методов и технологии изготовления волоконных решеток
4.1.1 Методы изготовления волоконных брэгговских решеток малого периода
4.1.2. Запись волоконных брэгговских решеток пошаговым методом
4.1.3 Лазерные источники, используемые для записи волоконных решеток
4.1.4 Фоточувствительные стекла для записи волоконных решеток
4.1.5 Методы увеличения фоточувствительности волоконных световодов
4.2. Однофотонное и многофотонное поглощение в германо-силикатных стеклах
4.2.2. Преимущество метода записи ВБР с применением фемтосекундного лазера.
4.2.3. Пошаговая запись волоконных брэгговских решеток излучением Ti:Sa фемтосекундного лазера
Экспериментальная установка
5. Охрана труда и окружающей среды, гражданская оборона
5.1 Обеспечение требований ОТ и ОС при выполнении технологических процессов
Подготовка кабеля к монтажу
5.2 Пожарная профилактика изолированного помещения
5.3 Расчет защитного устройства
Схема расчёта
Функции объекта
Планировка объекта
Класс пожара
Определение категории помещения по взрывопожарной безопасности и пожарной опасности.
Дополнительные свойства
Устройства для регистрации акустических импульсов (волн плотности и давления) в воде называются гидрофонами. Их задача – преобразовать энергию волны в цифровой сигнал и в конечном итоге – в информацию об этой волне. Основными характеристиками, которые интересуют нас при регистрации нейтрино, являются амплитуда акустического импульса и плоскость распространения волны. Из этих данных можно найти энергию, оставленную в воде каскадом, направление его прихода и, соответственно, энергию и направление первоначального нейтрино.
Наиболее разработанной и применяемой сейчас является технология регистрации импульсов давления пьезоэлементами, которые при включении их в электрическую цепь дают импульс тока в этой цепи из-за деформации и поляризации кристалла (или некристаллического пьезоэлемента). Импульс тока проверяется триггерами и записывается в виде цифрового сигнала.
Гидрофоны на этом принципе используются в военных целях для локации и навигации. Они недорогие в изготовлении, обладают хорошей чувствительностью, но их недостатком является наличие внутреннего шума от электроники в той цепи, в которую включен пьезоэлемент, а также то, что такую электронику нужно монтировать в каждом гидрофоне, что не очень удобно при работе на большой глубине или во льду.
Вторым типом регистрирующих устройств являются оптоволоконные гидрофоны. Это новая технология, которая пока еще тестируется в лабораториях и не применялась в реальных акустических нейтринных детекторах. Принцип работы заключается в том, что на упругий деформируемый цилиндр намотано оптоволокно, а этот цилиндр в свою очередь надет на жесткий каркас. Оптоволоконная катушка гидрофона соединена таким же светопроводом с импульсным лазером, который запускает по волокну импульсы с периодом, за который каждый отдельный импульс проходит туда и обратно всю длину гидрофона. На входе гидрофона и другом его конце стоят зеркала Брэгга, от которых частично отражаются лазерные импульсы. Отраженные импульсы регистрируются фотоприемником и в недеформированном состоянии отраженный от дальнего конца гидрофона импульс должен прийти на приемник в фазе со следующим, отраженным от зеркала на входе.
Волна давления деформирует упругий цилиндр, в результате чего меняется световой путь в оптоволокне и возникает интерференция между импульсами. Регистрируя ее, можно получить данные о степени деформации оптоволокна и амплитуде акустической волны. Для определения направления и плоскости, в которой распространяется акустический сигнал, необходимо иметь массив гидрофонов.
Основным преимуществом устройств такого типа является отсутствие дополнительной электроники возле каждого гидрофона. На светопровод, в который запускаются лазерные импульсы, можно ставить несколько гидрофонов, что значительно облегчит создание массивов и уменьшит стоимость детектора. Также отсутствуют связанные с электроникой шумы.
