Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ГИДРОФОН

Работа №3357

Тип работы

Диссертация

Предмет

технология конструкционных материалов

Объем работы143стр.
Год сдачи2014
Стоимость900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
1544
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................ 4
ГЛАВА 1. Обзор литературы.................................................................................................. 10
Раздел 1.1. Современные схемы построения волоконно-оптических гидроакустических
датчиков................................................................................................................................. 10
Раздел 1.2. Методы демодуляции интерференционных сигналов .................................. 35
Раздел 1.3. Конструкции чувствительных элементов волоконно-оптических
гидрофонов............................................................................................................................ 42
Раздел 1.4. Единицы измерения чувствительности гидрофонов..................................... 49
Выводы по главе 1 ................................................................................................................ 50
ГЛАВА 2. Моделирование чувствительного элемента волоконно-оптического
гидрофона ................................................................................................................................. 52
Раздел 2.1. Построение математической модели чувствительного элемента ................ 52
Раздел 2.2. Временной анализ деформации чувствительного элемента......................... 59
Раздел 2.3. Частотный анализ деформации чувствительного элемента ......................... 62
Раздел 2.4. Модель нового чувствительного элемента волоконно-оптического
гидрофона.............................................................................................................................. 68
Выводы по главе 2 ................................................................................................................ 73
ГЛАВА 3. Математический анализ и моделирование схем гомодинной демодуляции
сигналов .................................................................................................................................... 75
Раздел 3.1. Схема гомодинной демодуляции на основе перекрестного перемножения75
Раздел 3.2. Схема гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции
арктангенса............................................................................................................................ 92
Раздел 3.3. Сравнение рассмотренных схем гомодинной демодуляции ...................... 100
Выводы по главе 3 .............................................................................................................. 105
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование алгоритмов гомодинной демодуляции .. 107
Раздел 4.1. Схема макета волоконно-оптического датчика гидроакустического
давления............................................................................................................................... 107
Раздел 4.2. Реализация на ПЛИС алгоритмов гомодинной демодуляции сигналов ... 110
3
Раздел 4.3. Методика проведения экспериментального исследования алгоритмов
демодуляции........................................................................................................................ 113
Раздел 4.4. Результаты экспериментального сравнения алгоритмов гомодинной
демодуляции........................................................................................................................ 116
Выводы по главе 4 .............................................................................................................. 121
ГЛАВА 5. Создание и экспериментальное исследование волоконно-оптического
гидрофона ............................................................................................................................... 123
Раздел 5.1. Схема действующего макета волоконно-оптического гидрофона ............ 123
Раздел 5.2. Реализация на ПЛИС выбранного алгоритма демодуляции сигналов ...... 125
Раздел 5.3. Создание нового чувствительного элемента волоконно-оптического
гидрофона............................................................................................................................ 126
Раздел 5.4. Методика проведения испытаний макета волоконно-оптического
гидрофона............................................................................................................................ 129
Раздел 5.5. Экспериментальные результаты оценки параметров волоконнооптического гидрофона...................................................................................................... 131
Выводы по главе 5 .............................................................................................................. 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................................... 138
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................................... 142
ЛИТЕРАТУРА........................................................................................................................ 143

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Акустические волны, в отличие от электромагнитных,
способны распространяться в водной среде на значительные расстояния. Поэтому
в водной среде большинство дистанционных измерений осуществляется с
помощью средств гидроакустики. Так, например, гидролокация позволяет решать
задачи судоходства военных и гражданских судов, а компактные и протяженные
гидроакустические системы активно используются для геофизической разведки
углеводородов на арктическом морском шельфе, в системах мониторинга и
охраны акваторий морских портов, а также для осуществления гидроакустической
связи.
Долгое время гидроакустические измерения проводились с использованием
приборов, построенных на пьезокерамических чувствительных элементах. Однако
такие чувствительные элементы обладают некоторыми существенными
недостатками – они имеют большой вес и объем, и их достаточно сложно
мультиплексировать.
Поэтому в последнее время все более широкое распространение получают
гидроакустические системы, построенные на основе волоконно-оптических
интерферометрических датчиков. Эта тенденция обусловлена рядом преимуществ
волоконно-оптических интерферометрических датчиков над традиционными –
они обладают высокой чувствительностью, устойчивы к электромагнитным
помехам, электрически пассивны, имеют малые вес и объем и легко
мультиплексируются.
Однако, несмотря на значительные успехи в области построения
современных волоконно-оптических измерительных гидроакустических систем,
все еще существует ряд проблем, связанных с созданием волоконно-оптических
гидрофонов, обладающих высокой чувствительностью и большим динамическим
диапазоном в широкой полосе частот. Поэтому детального исследования требуют
вопросы обеспечения высокой чувствительности волоконно-оптических
гидроакустических датчиков, определения оптимальных алгоритмов демодуляции
сигналов и их параметров, обеспечивающих достижение заданных значений
5
динамического диапазона в рабочей полосе частот.
Целью работы является создание волоконно-оптического гидрофона,
обладающего высокой чувствительностью и большим динамическим диапазоном
в широком диапазоне частот, и исследование его характеристик.
Для достижения этой цели требуется решение ряда задач:
- анализ существующих методов построения волоконно-оптических датчиков
гидроакустического давления и выбор оптимальной оптической схемы для
волоконно-оптического гидрофона;
- выбор конструкции чувствительного элемента волоконно-оптического
гидрофона с учетом известных методов увеличения гидроакустической
чувствительности оптического волокна;
- создание математической модели чувствительного элемента волоконнооптического гидрофона, позволяющей определять влияние параметров
чувствительного элемента на чувствительность волоконно-оптического
гидрофона;
- анализ существующих методов демодуляции сигналов волоконнооптических датчиков гидроакустического давления и выбор алгоритмов для
схемы обработки сигналов волоконно-оптического гидрофона;
- построение математических моделей выбранных алгоритмов демодуляции
сигналов для определения влияния их параметров на выходной сигнал волоконнооптического гидрофона;
- экспериментальное исследование рассмотренных алгоритмов демодуляции
сигналов в одинаковых условиях и выбор оптимального алгоритма демодуляции
для схемы обработки сигналов волоконно-оптического гидрофона;
- создание действующего макета волоконно-оптического гидрофона на
основе выбранной конструкции чувствительного элемента и исследование его
характеристик с использованием выбранного алгоритма демодуляции сигналов.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней:
1. Впервые построена математическая модель чувствительного элемента
волоконно-оптического гидрофона, позволяющая оценивать взаимодействие
6
акустического поля плоской волны с чувствительным элементом в частотной и
временной областях и определять влияние параметров чувствительного элемента
на чувствительность гидрофона.
2. Впервые создан и исследован волоконно-оптический гидрофон на
двулучепреломляющем оптическом волокне с эллиптической напрягающей
оболочкой и записанными в него брэгговскими решетками, выполненный на
основе двухкомпонентного силоксанового эластомера, отверждаемого при
комнатной температуре, с чувствительностью до 8 рад/Па на частоте 1 кГц и не
менее 0,4 рад/Па на частоте 8 кГц.
3. Впервые построены математические модели схем гомодинной
демодуляции сигналов на основе перекрестного перемножения и вычисления
значений функции арктангенса для фазовых волоконно-оптических
интерферометрических датчиков, описывающие влияние параметров схем
демодуляции на выходной сигнал.
4. Предложена оригинальная методика расчета параметров двух
рассмотренных схем гомодинной демодуляции сигналов, обеспечивающих
требуемое значение верхней границы динамического диапазона схем гомодинной
демодуляции на заданной частоте измеряемого фазового сигнала.
5. Впервые проведено экспериментальное сравнение двух рассмотренных
алгоритмов гомодинной демодуляции сигналов в одинаковых условиях,
результаты которого показали, что алгоритм гомодинной демодуляции на основе
вычисления значений функции арктангенса является оптимальным для
применения в фазовых волоконно-оптических интерферометрических датчиках.
Практическое значение работы состоит в следующем:
1. Построенная математическая модель чувствительного элемента
волоконно-оптического гидрофона позволяет определять характер
взаимодействия акустического поля плоской волны с чувствительным элементом
и подбирать оптимальные параметры чувствительного элемента волоконнооптического гидрофона, обеспечивающие его максимальную чувствительность в
заданной полосе частот.
7
2. Создан и исследован волоконно-оптический гидрофон на
двулучепреломляющем оптическом волокне с эллиптической напрягающей
оболочкой и записанными в него брэгговскими решетками, выполненный на
основе двухкомпонентного силаксанового эластомера, отверждаемого при
комнатной температуре, с чувствительностью до 8 рад/Па на частоте 1 кГц и не
менее 0,4 рад/Па на частоте 8 кГц, который может быть использован как
точечный волоконно-оптический датчик гидроакустического давления.
3. Построенные математические модели схем гомодинной демодуляции
сигналов на основе перекрестного перемножения и вычисления значений
функции арктангенса позволили выявить и исследовать нелинейный характер их
амплитудных характеристик. Результаты моделирования позволили определить
параметры этих схем гомодинной демодуляции, оказывающие влияние на
размеры линейных участков их амплитудных характеристик и значение верхней
границы динамического диапазона на заданной частоте измеряемого фазового
сигнала.
4. Предложенная оригинальная методика расчета параметров двух
рассмотренных схем гомодинной демодуляции сигналов позволяет производить
расчет параметров этих схем демодуляции, обеспечивающих требуемое значение
верхней границы динамического диапазона на заданной частоте измеряемого
фазового сигнала.
5. Экспериментальное сравнение двух рассмотренных алгоритмов
гомодинной демодуляции сигналов в одинаковых условиях показало, что
алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции
арктангенса является оптимальным для применения в фазовых волоконнооптических интерферометрических датчиках.
Защищаемые положения:
1. Математическая модель чувствительного элемента волоконнооптического гидрофона, позволяющая оценивать взаимодействие акустического
поля плоской волны с чувствительным элементом в частотной и временной
областях и определять влияние параметров чувствительного элемента на
8
чувствительность гидрофона.
2. Конструкция волоконно-оптического гидрофона на
двулучепреломляющем оптическом волокне с эллиптической напрягающей
оболочкой и записанными в него брэгговскими решетками, выполненного на
основе двухкомпонентного силоксанового эластомера, отверждаемого при
комнатной температуре, с чувствительностью до 8 рад/Па на частоте 1 кГц и не
менее 0,4 рад/Па на частоте 8 кГц.
3. Математические модели схем гомодинной демодуляции сигналов на
основе перекрестного перемножения и вычисления значений функции
арктангенса для фазовых волоконно-оптических интерферометрических датчиков,
описывающие влияние параметров схем демодуляции на выходной сигнал.
4. Методика расчета параметров двух рассмотренных схем гомодинной
демодуляции сигналов, обеспечивающих требуемое значение верхней границы
динамического диапазона схем гомодинной демодуляции на заданной частоте
измеряемого фазового сигнала.
5. Результаты экспериментального сравнения двух рассмотренных
алгоритмов гомодинной демодуляции сигналов в одинаковых условиях,
показывающие, что алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления
значений функции арктангенса является оптимальным для применения в фазовых
волоконно-оптических интерферометрических датчиках.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и
обсуждались на VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых
(Санкт-Петербург, Россия, 2011); на I, II и III Всероссийских конгрессах молодых
ученых (Санкт-Петербург, Россия, 2012-2014); доклад на секции «ОптикоЭлектронное Приборостроение» I Всероссийского конгресса молодых ученых
был удостоен благодарности за отлично подготовленное и проведенное научное
выступление; на XLI, XLII, XLIII научных и учебно-методических конференциях
НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, Россия, 2012-2013); на международной научнопрактической конференции «Sensorica – 2013» (Санкт-Петербург, Россия, 2013).
Внедрение результатов. Результаты настоящего исследования
9
используются на кафедре Световодной фотоники Санкт-Петербургского
национального исследовательского университета информационных технологий,
механики и оптики при создании рабочих макетов волоконно-оптических
гидроакустических датчиков на брэгговских решетках при выполнении
совместных работ с Инжиниринговым центром волоконной оптики АУ
«Технопарк-Мордовия» и ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор".
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях,
входящих в список ВАК (из них 1 статья в издании, включенном в систему
цитирования Scopus). Полный список публикаций по теме диссертации приведен
в конце автореферата и составляет 14 наименований.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти
глав и заключения, изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит
73 рисунка и 6 таблиц, список цитированной литературы представлен 132
наименованиями.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе настоящего исследования получены следующие основные
результаты:
• Рассмотрены существующие способы построения волоконно-оптических
интерферометрических датчиков гидроакустического давления.
Определены основные преимущества и недостатки существующих
интерферометрических схем. В качестве оптической схемы для волоконнооптического гидрофона выбрана схема на основе ВБР, обеспечивающая
возможность мультиплексирования большого числа датчиков
гидроакустического давления на едином оптическом волокне.
• Построена математическая модель чувствительного элемента волоконнооптического гидрофона, позволяющая производить оценку влияния
параметров материала чувствительного элемента и его геометрии на
чувствительность гидрофона. Показано, что чувствительность волоконнооптического гидрофона с чувствительным элементом, выполненным в виде
эластичного сердечника, уменьшается с ростом акустической частоты,
увеличивается при уменьшении модуля Юнга и коэффициента Пуассона
материала сердечника, и увеличивается при увеличении радиуса и высоты
сердечника в ограниченной полосе частот. Для обеспечения максимальной
чувствительности волоконно-оптического гидрофона в заданном диапазоне
частот необходим баланс между параметрами материала чувствительного
элемента и его геометрией.
• Предложена новая конструкция чувствительного элемента волоконнооптического гидрофона, предусматривающая намотку оптического волокна
на эластичный сердечник, выполненный из двухкомпонентного
силоксанового эластомера, отверждаемого при комнатной температуре.
Согласно результатам проведенного математического моделирования,
предложенная конструкция чувствительного элемента может быть
использована для создания волоконного оптического гидрофона, а его
чувствительность будет убывать с ростом частоты.
139
• Проанализированы существующие методы демодуляции сигналов
волоконно-оптических интерферометрических датчиков
гидроакустического давления. В качестве методов демодуляции для схемы
обработки сигналов волоконно-оптического гидрофона выбраны методы
гомодинной демодуляции, ввиду простоты их реализации, отсутствия петли
обратной связи и независимости выходного сигнала от положения рабочей
точки интерферометра.
• Проведен математический анализ алгоритмов гомодинной демодуляции
сигналов на основе перекрестного перемножения и вычисления значений
функции арктангенса, в ходе которого исследованы зависимости выходного
сигнала схем демодуляции от мощности оптического излучения, глубины
фазовой модуляции и параметров схем демодуляции.
• Построены математические модели схем гомодинной демодуляции
сигналов на основе перекрестного перемножения и вычисления значений
функции арктангенса для фазовых волоконно-оптических
интерферометрических датчиков, описывающие влияние параметров схем
демодуляции на выходной сигнал.
• Показано, что амплитудные характеристики рассматриваемых схем
гомодинной демодуляции имеют нелинейный характер, а верхняя граница
динамического диапазона зависит от полосы пропускания ФНЧ. Поэтому
обеспечение заданных требований к верхней границе динамического
диапазона на заданной частоте измеряемого фазового сигнала требует
специального расчета полосы пропускания ФНЧ.
• Предложена оригинальная методика расчета параметров двух
рассмотренных схем гомодинной демодуляции сигналов, обеспечивающих
требуемое значение верхней границы динамического диапазона на заданной
частоте измеряемого фазового сигнала.
• Реализованы на ПЛИС алгоритмы гомодинной демодуляции на основе
перекрестного перемножения и вычисления значений функции арктангенса.
Проведено их экспериментальное сравнение в одинаковых условиях.
140
Результаты эксперимента показывают, что амплитуда выходного сигнала в
схеме гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции
арктангенса не зависит от мощности оптического излучения, что
согласуется с результатами проведенного математического анализа и
моделирования. Кроме того, алгоритм гомодинной демодуляции на основе
вычисления значений функции арктангенса обеспечивает большее на 7 дБ
отношение сигнал/шум для выходного сигнала, чем алгоритм гомодинной
демодуляции на основе перекрестного перемножения во всей рабочей
полосе частот и при различных уровнях мощности оптического излучения.
• По результатам экспериментального сравнения в качестве оптимального
алгоритма демодуляции сигналов для волоконно-оптического гидрофона
выбран алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления значений
функции арктангенса, поскольку независимость амплитуды выходного
сигнала схемы демодуляции от уровня оптической мощности снижает
требования к постоянству оптического бюджета волоконно-оптического
гидрофона и обеспечивает большую повторяемость его характеристик.
• Создан действующий макет волоконно-оптического гидрофона на
двулучепреломляющем оптическом волокне с эллиптической напрягающей
оболочкой и записанными в него брэгговскими решетками, выполненный на
основе двухкомпонентного силоксанового эластомера, отверждаемого при
комнатной температуре. В схеме обработки сигналов волоконнооптического гидрофона использован выбранный ранее и реализованный на
ПЛИС алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления значений
функции арктангенса.
• Проведена экспериментальная оценка параметров действующего макета
волоконно-оптического гидрофона. Результаты измерений показали, что
чувствительность исследуемого волоконно-оптического гидрофона
уменьшается с ростом частоты акустического излучения в соответствии с
результатами проведенного математического моделирования и принимает
значения от 8,17 (на 1 кГц) до 0,44 (на 8 кГц) рад/Па. Динамический
141
диапазон исследуемого гидрофона составил 96,47 дБ, 86,17 дБ и 72,3 дБ на
частотах гидроакустического излучения 1 кГц, 3 кГц и 8 кГц
соответственно. Уровень собственных шумов во всей исследуемой полосе
частот не превысил 330 мкрад/Гц. Минимально обнаружимое давление с
учетом чувствительности исследуемого волоконно-оптического гидрофона
составило от 39 мкПа до 674 мкПа в полосе частот от 1 кГц до 8 кГц.
Дальнейшее улучшение характеристик волоконно-оптического гидрофона
предусматривает увеличение его чувствительности и динамического диапазона.
Увеличение чувствительности волоконно-оптического гидрофона
рассматриваемой конструкции может производиться путем выбора нового
материала чувствительного элемента или изменением его геометрии.
Увеличение динамического диапазона волоконно-оптического гидрофона
может осуществляться двумя способами – увеличением верхней границы
динамического диапазона и уменьшением уровня минимально обнаружимого
давления. Для увеличения верхней границы динамического диапазона требуется
изменение параметров используемой схемы гомодинной демодуляции в части
расширения полосы пропускания ФНЧ и увеличения частоты фазовой модуляции.
Для уменьшения уровня минимального обнаружимого давления необходимо
снижение уровня собственных шумов волоконно-оптического гидрофона.


Shizhuo Y. Fiber Optic Sensors/ Y. Shizhuo, P. B. Ruffin, T. S. Francis. – 2nd
Edition. – CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008. –494 p.
2. Sherman C. H. Butler Transducers and Arrays for Underwater Sound/ C. H.
Sherman, John L. – Springer, 2007. –625 p.
3. El–Hawary F. Ocean Engineering Handbook/ F. El–Hawary. – CRC Press LCC,
2001. –391 p.
4. Удд, Э. Волоконно–оптические датчики. Вводный курс для инженеров и
научных работников/ Э. Удд. – М.:Техносфера.– 2008.– 520 с.
5. Kersey A. D. A Review of Recent Developments in Fiber Optic Sensor
Technology//Optical Fiber Technology. -1996. - V. 2(3). - P. 291-317.
6. Zhang M., Ma. X., Wang L., Lai S., Zhou H., Zhao H., Liao Y. Progress of Optical
Fiber Sensors and Its Application in Harsh Environment // Photonic Sensors. -
2011. - V1(1). - P.84-89.
7. Окоси Т. Волоконно–оптические датчики/– Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 256
с.
8. Бутусов М.М. Волоконная оптика и приборостроение/ М. М. Бутусов, С.Л.
Галкин, С.П. Оробинский. – Л.: Машиностроение, 1987. – 328 с.
9. Cole J. H., Kirkendall C., Dandridge A., Cogdell G., Giallorenzi T.G. Twenty–five
years of interferometric fiber optic acoustic sensors at the Naval Research
Laboratory// Washington Academic Science Journal. –2004.-V.90(3).- 18 p.
10. Lee H.B., Kim Y. H., Park K. S., Eom J. B., Kim M. J., Rho B. S., Choi H. Y.
Interferometric Fiber Optic Sensors// Sensors. –2012. –V.12. P.2467-2486.
11. Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения/ Р.Дж. Боббер. – М.: Книга по
требованию. – 1974. – 361 с.
12. Kirkendall C. K., Dandridge A. Overview of high performance fibre–optic
sensing// Journal of Physics D: Applied Physics. 2004. – V37. – P.197-216.
13. Vaezi–Nejad S.M. Selected Topics in Advanced Solid State and Fiber Optic
Sensors/ S.M. Vaezi–Nejad. – London, UK, The Institution of Engineering and
Technology, –2000. – 266 p.
144
14. Righini G. C., Tajani A., Cutolo A. An Introduction to Optoelectronic Sensors /
World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2009. – 585 p.
15. Macia–Sanahuja C. Fiber optic interferometric sensor for acoustic detection of
partial discharges// Journal of Optical Technology. – 2007. – V74(2).- P.57-62.
16. Chen M.H., Chiang K., Lin W., Chen H., Liu S. A novel fiber optic interferometer
of hydrophone based on Mach–Zehnder hybrid configuration // Proc. SPIE. -2006.
-V.6189, Optical Sensing II, 618923. –11 p.
17. Gong J., MacAlpine J. M. K., Jin W., Liao Y. Locating Acoustic Emission with an
Amplitude–Multiplexed Acoustic Sensor Array Based on a Modified Mach–
Zehnder Interferometer//Applied Optics. –2001. – V40(34). P. 6199-6202.
18. Lim T. K., Zhou Y., Lin Y., Yip Y. M., Lam Y. L. Fiber optic acoustic hydrophone
with double Mach–Zehnder interferometers for optical path length compensation//
Optics Communications. -1999. - V. 159, Iss. 4. P. 301–308.
19. Digonnet M. J. F. Acoustic Fiber Sensor Arrays // Second European Workshop on
Optical Fibre Sensors. Proceedings of SPIE.– 2004.– V.5502. P. 39–50.
20. Wang Z., Hu Y., Meng Z., Ni M. Fiber–optic hydrophone using a cylindrical
Helmholtz resonator as a mechanical anti–aliasing filter// Opt. Lett. -2008. V. 33.
P.37–39.
21. Wang Z., Hu Y., Meng Z., Luo H., Ni M. Novel Mechanical Anti–Aliasing Fiber–
Optic Hydrophone with Fourth Order acoustic Low Pass Filter. //Optic Letters.
2008. -V33. P.1267–1269.
22. Stockbridge A. N. Fiber Optic Hydrophones (April 2011) [Электронный ресурс]
Режим
доступа: http://www.ece.msstate.edu/~winton/classes/ece4853/ProjectsS2011/ans2
00-01-2011_04_23_19_55_40.pdf
23. Bick E.T., Barock R.T. CENTURION harbor surveillance test bed // OCEANS,
Proceedings of MTS/IEEE. - 2005. - Vol. 2. - P.1358 – 1363.
24. Meng Z., Hu Y., Ni M. Development of a 32–element fibre optic hydrophone
system//Fiber Optic Sensor Technology and Applications III, Proc. of SPIE. -
2004. - V. 5589. - P. 114–119.
145
25. Sun C. Multiplexing of fiber–optic acoustic sensors in a Michelson interferometer
configuration // Opt. Lett. - 2003. - V. 28. P.1001–1003.
26. Cranch G.A., Nash P.J., Kirkendall, C.K. Large–scale remotely interrogated arrays
of fiber–optic interferometric sensors for underwater acoustic applications // IEEE
Sensors Journal, IEEE. -2003. - Vol.3 ,Iss.1. P. 19 – 30.
27. Lefevre H. The Fiber–Optic Gyroscope – London: Artech House, 1992. — c. 314.
28. Дейнека И.Г., Плотников М.Ю. Стабилизация фазовой характеристики
сигнала волоконно–оптического гироскопа в условиях изменения
температуры // Сборник тезисов докладов II конгресса молодых ученых. –
СПб: НИУ ИТМО, 2013. Выпуск 4. – С. 169.
29. Udd E. Sensing and instrumentation applications of the Sagnac fiber optic
interferometer//Proc. SPIE. - 1994. V. 2341, Interferometry '94: Interferometric
Fiber Sensing. - P. 52–59.
30. Kråkenes K., Bløtekjaer K. Sagnac interferometer for underwater sound detection:
noise properties // Opt. Lett. - 1989. –V.14. P. 1152–1154.
31. Digonnet M. J. F., Bishop M., Kino G. S. Modeling and Measurement of the
Acoustic Lead Sensitivity in Sagnac Fiber Sensor Arrays // J. Lightwave Technol. -
2006. V.24. - P. 2877–2888.
32. K. H. Han, W. J. Lee, B. Y. Kim. Fiber–optic sensor array based on Sagnac
interferometer with stable phase bias //IEEE Photonics Technology Letters. - 2001.
-V. 13(2). P. 148–150.
33. Шрамко О.А., Дейнека И.Г., Аксарин С.М., Плотников М.Ю., Рупасов А.В.
Исследование пространственного распределения выходного оптического
излучения полосковых волноводов, выполненных на основе ниобата лития //
Сборник тезисов VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых
ученых, 2011. – СПб НИУ ИТМО, 2011. Выпуск 2. – С. 71–72.
34. Kozlov A.S., Ilichev I.V., Shamray A.V.. An integrated optical scheme for
interrogation of interferometric fiber optic// SENSOR+TEST Conference 2009 –
OPTO 2009 Proceedings. P.157–159.
146
35. Song Z., Yang M., Zhang X., Cao C., Xiong S. Research on a novel fiber–optic
acoustic/rotation sensor array based on the Sagnac interferometer//Proc. of the
SPIE. - 2009. - V. 7503. - 5 p.
36. Blin S., Bishop M., Parameswaran K., Digonnet M. J., Kino G. S. Pickup
suppression in Sagnac–based fiber–optic acoustic sensor array// Proc. SPIE. - 2005.
- V.6004. – P.2889-2897.
37. Hoffman P. R., Kuzyk M. G. Position determination of an acoustic burst along a
Sagnac interferometer // J. Lightw. Technol. - 2004. -V.22. P. 494–498.
38. Minasamudram R. G., Piyush A., Gaurav G., Afshin S. D., Mahmoud A. El–S.,
Peter A. L. Thin film metal coated fiber optic hydrophone probe// Appl. Opt. -
2009. - V.48. P.77–82.
39. Koch Ch. Coated Fiber–Optic Hydrophone for Ultrasonic
Measurement//Ultrasonics. - 1996. - V. 34. P.687–689.
40. Morris P., Hurrell A., Beard P. Development of a 50 МГц Fabry–Perot type fibre–
optic hydrophone for the characterization of medical ultrasound fields//Proceedings
of the Institute of Acoustic. -2006. -V.28. P.717–725.
41. Kilic O., Digonnet M., Kino G., Solgaard O. Photonic–crystal–diaphragm–based
fiber–tip hydrophone optimized for ocean acoustics //Proceedings of SPIE The
International Society For Optical Engineering. - 2008. - V. 7004. – 4 p.
42. Плотников М.Ю., Варжель С.В., Коннов К.А., Грибаев А.И., Куликов А.В.,
Артеев В.А. Применение решёток Брэгга при создании современных
волоконно–оптических сенсорных систем // Сборник трудов I
Международной научно–практической конференции «Sensorica – 2013». –
СПб: НИУ ИТМО, 2013. Выпуск I. – С. 76–77.
43. Куликов А.В. Волоконно–оптические акустические сенсоры на брэгговских
решетках. Кандидатская диссертация. – СПбГУ ИТМО, 2012. –131 c.
44. Kashyap R. Fiber Bragg Gratings // San Diego, CA: Academic Press. 1999. –478 p.
45. Васильев С.А., Медведков О.И., Королев И.Г., Божков А.С., Курков А.С.,
Дианов Е.М. Волоконные решетки показателя преломления и их применение
// Квантовая электроника. - 2005. -Т. 35. -№ 12. - С. 1085–1103.
147
46. Tanaka S., Wada A., Takahashi N. Fiber Bragg grating hydrophone array using
multi–wavelength laser: simultaneous multipoint underwater acoustic detection.//
Proceedings of SPIE. -2009. -V. 7503.
47. Варжель С.В., Куликов А.В., Асеев В.А., Брунов В.С., Калько В.Г., Артеев
В.А. Запись узкополосных волоконных брэгговских отражателей одиночным
импульсом эксимерного лазера методом фазовой маски // Научно–
технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. Т. 75. № 5. С. 27–30.
48. Варжель С.В., Куликов А.В., Мешковский И.К., Стригалев В.Е. Запись
брэгговских решеток в двулучепреломляющем оптическом волокне
одиночным 20–нс импульсом эксимерного лазера // Оптический журнал.
2012. Т. 79. № 4. С. 85–88.
49. Варжель С.В., Куликов А.В., Захаров В.В., Асеев В.А. Одноимпульсная
запись и визуализация волоконных решеток Брэгга типа II // Научно–
технический вестник информационных технологий, механики и оптики, № 5
(81), 2012, с. 25–28.
50. Becker M., Bruckner S., Lindner E., Rothhardt M., Unger S., Kobelke J., Schuster
K., Bartelt H. Fiber Bragg Grating Inscription with UV Femtosecond Exposure and
Two Beam Interference for Fiber Laser Applications // Proc. of SPIE. -2010. -V.
7750.
51. Варжель С.В. Брэгговские дифракционные структуры для волоконно–
оптических измерительных систем. Кандидатская диссертация. – СПБГУ
ИТМО, 2012. – 142 c.
52. Wild G., Hinckley S. Acousto–Ultrasonic optical fiber sensors: Overview and
state–of–the–art.// IEEE Sens. J. – 2008.V. 8. P.1184–1193.
53. Ni X., Zhao Y., Yang J. Research of a novel fiber Bragg grating underwater
acoustic sensor// Sensor Actuat. A. Phys. -2007. -V.138. P. 76–80.
54. Исламова Э.Ф., Куликов А.В., Плотников М.Ю. Компьютерное
моделирование перекрестных помех в информационно–измерительном
волоконно–оптическом приборе // Научно–технический вестник
148
информационных технологий, механики и оптики. – Санкт–Петербург, 2013.
– Вып. 5(87). – С. 59–62.
55. Артеев В.А., Варжель С.В., Куликов А.В. Распределенный волоконно–
оптический датчик акустического давления на брэгговских решетках //
Сборник трудов VII международной конференции молодых ученых и
специалистов «Оптика – 2011» – СПб: НИУИТМО. 2011. С. 509–510.
56. Sun C., Liang Y., Ansari F. Serially multiplexed dual–point fiber–optic acoustic
emission sensor // Journal of Lightwave Technology. - 2004. -V. 22 , Iss. 2. P.
487–493.
57. Kirkendall C., Barock T., Tveten A., Dandridge A. Fiber Optic Towed Arrays.//
NRL Review. -2007.
58. Paulsson B. N.P., Toko J. L., Thornburg J. A., Slopko F., He R., Zhang C. A High
Performance Fiber Optic Seismic Sensor System// Thirty–Eighth Workshop on
Geothermal Reservoir Engineering Proceedings.- 2013. – 8 p.
59. Казанин Г.С., Шкарубо С.И., Заяц И.В., Павлов С.П. Новые данные о
геологическом строении и нефтегазоносности российского шельфа // Журнал
«Разведка и охрана недр» №4, –М., 2014. С. 7–13.
60. Павлов С.П., Шлыкова В.В., Величко Б.М., Васильев В.В. Геологическое
строение северной части Баренцева моря // Журнал «Разведка и охрана недр»
№4, –М., 2014. С. 18–23.
61. Nakstad H., Langhammer J., Eriksrud M. Fibre optic permanent reservoir
monitoring breakthrough // Twelfth International Congress of the Brazilian
Geophysical Society. - 2011. – 4 p.
62. Kriglebotn J. Fibre optic ocean bottom seismic cable system: from innovation to
commercial success// OFS 20 SPIE. -2009. -V. 7703. – 4 p.
63. Nakstad H., Kringlebotn J. T. Realisation of a full–scale fibre optic ocean bottom
seismic system // Proceedings of the SPIE. -2008. - V. 7004, 700436. – 4 p.
64. Langhammer J., Eriksrud M., Nakstad H., Kringlebotn J. T. Fibre Optic Permanent
Seismic System for Increased Hydrocarbon Recovery //Optoplan AS Review. -
2010.
149
65. Okawara C., Saijyou K. Fiber optic interferometric hydrophone using fiber Bragg
grating with time division multiplexing// Acoustical Science and Technology. -
2008.- V.28(1). -P. 39-42.
66. Okawara C., Saijyou K. Fiber optic interferometric hydrophone using fiber Bragg
grating with wavelength division multiplexing// Acoust. Sci. & Tech.– 2008.–
V.3(29). - P. 232-234.
67. Langhammer J. A Step Towards the Optical Oil Field// Optoplan Review. - 2011.
68. Hill K.O., Meltz G. Fiber Bragg Grating Technology Fundamentals and Overview
// J. Lightwave Technol. -1997. -V. 15(8). - P. 1263–1276.
69. Cusano A., Campopiano S., D'Addio S., Balbi M., Balzarini S., Giordano M.,
Cutolo A. Optical Fiber Hydrophone Using Polymer–Coated Fiber Bragg Grating
// OSA/OFS 2006, paper ThE85.
70. Majumder M., Gangopadhyay T. K., Chakraborty A. K., Dasgupta K.,
Bhattacharya D.K. Fibre Bragg gratings in structural health monitoring – Present
status and applications // Sensors and Actuators. 2008. -V. 147. - P.150-164.
71. Zhang W., Liu Y., Li F.. Fiber Bragg grating hydrophone with high sensitivity//
Chinese. Optics Letters. -2008. -V. 6(9). P.631-633.
72. Okawara C., Himamura H., Nakata M., Uchida H. Fiber optic FBG interferometric
hydrophone array using TDM and WDM// Technical Report.– 2006.– V.6936.– P.
13.
73. Варжель С. В., Стригалев В. Е. Метод устранения влияния сигнала помехи на
чувствительность приема гидроакустической антенны на основе волоконных
Брэгговских решеток. //Научно–технический вестник информационных
технологий, механики и оптики. Выпуск 5(69) – СПб: НИУ ИТМО, 2010, с.5–
8.
74. Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы
Xilinx в САПР WebPACK ISE, –М.: Горячая линия – Телеком, 2003. - 624 с.
75. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Построение схемы цифровой обработки
сигналов в волоконно–оптических акустических датчиках на брэгговских
150
решетках // Сборник тезисов докладов II конгресса молодых ученых. – СПб:
НИУ ИТМО, 2013 выпуск 4, 2013, c.174–175.
76. Feng L., He J., Duan J., Li F., Liu Y. Implementation of Phase Generated Carrier
Technique for FBG Laser Sensor Multiplexed System Based on Compact RIO //
Journal of Electronic Science and Technology of China. 2008. V. 6(4). - P. 385–
388.
77. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Расширение функциональных возможностей
схемы электронной обработки сигналов волоконно–оптического
акустического датчика интерферометрического типа // Сборник тезисов
докладов I всероссийского конгресса молодых ученых, 2012. – СПб: НИУ
ИТМО, 2012. Выпуск 2. – С. 380–381.
78. Dandridge A., Tveten A. B., Gialloronzi T. G. Homodyne demodulation scheme
for fiber optic sensors using phase generated carrier // IEEE Journal of Quantum
Electronics. - 1982. -V.18, Iss.10. - P. 1647–1653.
79. Li R., Wang X., Huang J., Gu H.. Phase generated carrier technique for fiber laser
hydrophone //Proceedings of SPIE.- 2013.V. 8914. - 5 p.
80. Li Y., Liu Z., Liu Y., Ma L., Tan Z., Jian S. Interferometric vibration sensor using
phase–generated carrier method // Applied Optics. -2013. -V. 52, Iss. 25. P. 6359 –
6363.
81. He C., Hang L., Wu B.. Application of homodyne demodulation system in fiber
optic sensors using phase generated carrier based on LabVIEW in pipeline leakage
detection //Proceedings of SPIE.- 2006. -V. 6150. - 6 p.
82. Yu L., Junbin H., Hongcan G., Rizhong L., Bo T., Liang C.. All–digital Real Time
Demodulation System of Fiber Laser Hydrophone Using PGC Method// Measuring
Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA). -2011. -V. 1. -P. 359 –
362.
83. Webb C. E., Jones J. D. C. Handbook of Laser Technology and Applications:
Volume III Applications// Colin E Webb, Julian D C Jones.– IOP Publishing
Ltd.,2004. – 2725 p.
151
84. Li R., Wang X., Huang J., Gu H. Phase generated carrier technique for fiber laser
hydrophone// Proceedings of the SPIE. - 2013. - V. 8914, 89140N. - 5 p.
85. Li Y., Liu Z., Liu Y., Ma L., Tan Z., Jian S. Interferometric vibration sensor using
phase–generated carrier method// Applied Optics. – 2013. - V. 52(25). -P. 6359–
6363.
86. Jun H., Lin W., Fang L., Yuliang L.. An Ameliorated Phase Generated Carrier
Demodulation Algorithm With Low Harmonic Distortion and High Stability//
Journal of Lightwave Technology. - 2010. - V. 28, Iss. 22. P. 3258–3265.
87. Tong Y., Zeng H., Li L., Zhou Y. Improved phase generated carrier demodulation
algorithm for eliminating light intensity disturbance and phase modulation
amplitude variation//Appl. Opt. - 2012. - V. 51, P. 6962–6967.
88. Huang S., Lin H. Modified phase–generated carrier demodulation compensated for
the propagation delay of the fiber// Appl. Opt. - 2007. - V. 46. - P. 7594–7603.
89. Yang X., Chen Z., Hong N. J., Pallayil V., Unnikrishnan C. K. C. A PGC
demodulation based on differential–cross–multiplying (DCM) and arctangent
(ATAN) algorithm with low harmonic distortion and high stability//Proc. SPIE. -
2012. - V. 8421. - P.4.
90. Wang G., Xu T., Li F. PGC Demodulation Technique With High Stability and Low
Harmonic Distortion// IEEE Photonics Technology Letters. - 2012. - V. 24 , Iss.
23. P. 2093 – 2096.
91. Wang L., Zhang M., Mao X., Liao Y. The arctangent approach of digital PGC
demodulation for optic interferometric sensors// Proc. SPIE. -2006. -V. 6292. – 10
p.
92. Jesse Z. Optical frequency–modulated continuous–wave interferometers// Appl.
Opt. -2006. V.45. P. 2723–2730.
93. Nordin D. Optical Frequency Modulated Continious Wave (FMCW) Range and
Velocity Measurements. Doctoral Thesis. – Lulea University of Technology, 2004.
– 110 p.
94. Culshaw B., Giles I. P. Frequency modulated heterodyne optical Sagnac
interferometer// IEEE J. Quantum Electron. -1982. -V.18. P. 690–693.
152
95. Zheng J. Analysis of optical frequency–modulated continuous wave interference//
Appl. Opt. -2004. - V. 43. P.4189–4198.
96. Cranch G. A., Nash P. J. Large–Scale Multiplexing of Interferometric Fiber–Optic
Sensors Using TDM and DWDM//J. Lightwave Technol. - 2001. V. 19(5). P. 687–
699.
97. Hocker G. B. Fiber–optic acoustic sensors with increased sensitivity by use of
composite structures // Opt. Lett. -1979. -V.4. - P. 320–321.
98. R. Hughes and J. Jarzynski. Static pressure sensitivity amplification in
interferometric fiber–optic hydrophones //Appl. Opt. - 1980. -V. 19. P. 98–107.
99. McMahon G. W., Cielo P. G. Fiber optic hydrophone sensitivity for different
sensor configurations// Appl. Opt.-1979. -V. 18. P. 3720–3722.
100. Arteev V. A., Kulikov A. V., Meshkovskiĭ I. K., Strigalev V. E.. Method of
increasing the sensitivity of a fiber–optic hydrophone// J. Opt. Technol. -2011. -V.
78. P. 218–220.
101. Пат. 5625724 США. Fiber Optic Hydrophone Having Rigid Mandrel/ Donald A.
Frederik. Опубл. 29.04.1997.
102. Пат. 6549488 США. Fiber-Optic Hydrophone/ Steve J. Maas. Опубл. 15.04.2003.
103. Fiber Optic SeismicTechnology// A Publication of Petroleum Geo–Services. -
2006. - V. 6(8). – 4 p.
104. Презентация OptoSeis [Электронный ресурс]/ Режим доступа:
http://www.pgs.com/upload/OptoSeis_Presentation/index.html
105. Пат. 7466631 США. Enhanced Sensitivity Pressure Tolerant Fiber-Optic
Hydrophone/Gregory H. Ames. Опубл. 16.12.2008.
106. Carey W. M., Evans R. B. Ocean Ambient Noise: Measurement and Theory//
Technology & Engineering, 2011. – 155 p.
107. Marselli S., Pavia V., Galassi C., Roncari E., Craciun F., Guidarelli G. Porous
piezoelectric ceramic hydrophone //J. Acoust. Soc. Am., -1999, V. 106. P. 733–
738.
108. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г., Шарков И.А. Модификация схемы обработки
данных фазового интерферометрического акустического датчика. Научно–
153
технический вестник информационных технологий, механики и оптики. –
Санкт–Петербург, 2012, Вып. 5, № 81, С. 20–25.
109. COMSOL Multiphysics User´s Guide [Электронный ресурс]/ Режим доступа:
http://nf.nci.org.au/facilities/software/COMSOL/4.3/doc/pdf/mph/COMSOLMultip
hysicsUsersGuide.pdf
110. COMSOL Multiphysics Acoustics Module [Электронный ресурс]/ Режим
доступа: https://extras.csc.fi/math/comsol/3.5/doc/aco/acomodlib.pdf
111. Ефимов М.Е., Плотников М.Ю., Куликов А.В. Моделирование и исследование
чувствительного элемента волоконно–оптического гидрофона// Сборник
тезисов докладов III конгресса молодых ученых, выпуск 4. –СПб: НИУ
ИТМО, 2014, c. 365–366.
112. RTV615 and RTV655 [Электронный ресурс]/ Режим доступа:
http://www.korsil.ru/content/files/catalog1/rtv_655.pdf
113. Wen H., Wiesler D.G., Tveten A., Danver B., Dandridge A. High–Sensitivity
Fiber–Optic Ultrasound Sensors for Medical Imaging Applications// Ultrason
Imaging. - 1998. V. 20(2). - P. 103–112.
114. Ватсон Г.Н.. Теория Бесселевых функций. Часть первая/.М: Издательство
иностранной литературы, 1949. – 800 с.
115. Liu Y., Wang L., Tian C., Zhang M., Liao Y. Analysis and Optimization of the
PGC Method in All Digital Demodulation Systems// Journal of Lightwave
Technology. – 2008. V. 26(18). P. 3225–3233.
116. Плотников М.Ю., Куликов А.В., Стригалев В.Е. Исследование зависимости
амплитуды выходного сигнала в схеме гомодинной демодуляции для
фазового волоконно–оптического датчика // Научно–технический вестник
информационных технологий, механики и оптики. – Санкт–Петербург, 2013.
– № 6(88). – С. 18–22.
117. Plotnikov M. J., Kulikov A. V., Strigalev V. E., Meshkovsky I. K. Dynamic Range
Analysis of the Phase Generated Carrier Demodulation Technique// Advances in
Optical Technologies. 2014. V. 2014, Article ID 815108, 5 pages,
doi:10.1155/2014/815108.
154
118. Волков А.В., Осколкова Е.С., Плотников М.Ю. Моделирование и
исследование алгоритмов демодуляции сигналов волоконно–оптических
интерферометрических датчиков // Сборник тезисов докладов III конгресса
молодых ученых, выпуск 4, – СПб: НИУ ИТМО, 2014, c. 364–365
119. Ingle V. K., Proakis J. G. Digital Signal Processing using MATLAB. Third
Edition.// – Cengage Learning, 2011. – 671 p.
120. Getreuer P. Writing Fast Matlab Code. [Электронный ресурс]/ Режим доступа:
http://www.ee.columbia.edu/~marios/matlab/Writing_Fast_MATLAB_Code.pdf
121. Matlab Filter Design Toolbox User Guide [Электронный ресурс]/ Режим
доступа:
http://anibal.gyte.edu.tr/dosya/102/dersler/elm567/resource/MATLAB/FilterDesign
.pdf
122. Azmi A. I., Leung I., Chen X., Zhou S., Zhu Q., Gao K., Childs P., Peng. G. Fiber
Laser Based Hydrophone Systems// Photonic Sensors. -2011. -V.1, Iss. 3. P. 210–
221.
123. Gdeisat M., Lilley F. One–Dimensional Phase Unwrapping Problem
[Электронный ресурс]/ Режим доступа:
https://www.ljmu.ac.uk/GERI/CEORG_Docs/OneDimensionalPhaseUnwrapping_
Final.pdf
124. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Разработка блока генерации гармонических
сигналов для схемы цифровой обработки информации волоконно–
оптического гидрофона // Известия вузов. Приборостроение. НИУ ИТМО. –
Санкт–Петербург, 2013. – № 12. – С. 68–71.
125. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Расширение функциональных возможностей
схемы электронной обработки сигналов волоконно–оптического
акустического датчика интерферометрического типа // Сборник трудов I
Всероссийского конгресса молодых ученых. – СПб НИУ ИТМО, 2012 – С.
54–58.
126. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Построение схемы цифровой обработки
сигналов в волоконно–оптических акустических датчиках на брэгговских
155
решетках // Сборник трудов II Всероссийского конгресса молодых ученых. –
СПб: НИУ ИТМО, 2013. – С. 122–125.
127. Тарасов И.Е. Разработка цифровых устройств на основе ПЛИС Xilinx с
применением языка VHDL. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 252 с.
128. Максфилд К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца. – М.:
Издательский дом «Додэка–XXI», 2007. – 408 c.
129. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание пер с англ. –М.:
ООО «Бином–Пресс», 2006. – 656 с.
130. Ероньян М.А., Комаров А.В., Кондратьев Ю.Н., Ромашова Е.И., Серков
М.М., Хохлов А.В. Тонкие анизотропные одномодовые волоконные
световоды с эллиптической напрягающей оболочкой // Оптический журнал.
2000. Т. 67. № 10. С. 104–105.
131. Буреев С.В., Дукельский К.В., Ероньян М.А., Злобин П.А., Комаров А.В.,
Левит Л.Г., Страхов В.И., Хохлов А.В. Технология крупногабаритных
заготовок анизотропных одномодовых световодов с эллиптической
оболочкой // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 4. С. 85–87.
132. Дураев В.П., Лутц Г.Б., Неделин Е.Т., Сумароков М.А., Медведков О.И.,
Васильев С.А. Дискретно перестраиваемый одночастотный диодный лазер с
волоконными брэгговскими решетками // Квантовая электроника. 2007. Т. 37.
№ 12. С. 1143–1145.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ