ВОЛОКО́ННО-ОПТИ́ЧЕСКИЙ ДА́ТЧИК

ВОЛОКО́ННО-ОПТИ́ЧЕСКИЙ ДА́ТЧИК (ВОД), из­ме­ри­тель­ный пре­об­ра­зо­ва­тель, в ко­то­ром в ка­че­ст­ве чув­ст­ви­тель­но­го эле­мен­та и сре­ды, пе­ре­даю­щей оп­тич. из­лу­че­ние, ис­поль­зу­ет­ся во­ло­кон­ный све­то­вод. Чув­ст­вит. эле­мент ВОД пре­об­ра­зу­ет внеш­нее воз­дей­ст­вие в из­ме­не­ние к.-л. ха­рак­те­ри­сти­ки про­шед­ше­го, от­ра­жён­но­го или рас­се­ян­но­го из­лу­че­ния (напр., ин­тен­сив­но­сти, фа­зы, по­ля­ри­за­ции, спек­траль­но­го или мо­до­во­го со­ста­ва). Ра­бо­та ВОД ос­но­вана на элек­тро­оп­ти­че­ском, маг­ни­то­оп­ти­че­ском, уп­ру­го­оп­ти­че­ском и тер­мо­оп­ти­че­ском эф­фек­тах, лю­ми­нес­цен­ции, рас­сея­ни­ях Рэ­лея и Ман­дель­шта­ма – Брил­лю­эна, меж­мо­до­вом взаи­мо­дей­ст­вии и др. ВОД ис­поль­зу­ет­ся для из­ме­ре­ния разл. фи­зич. ве­ли­чин: де­фор­ма­ции, дав­ле­ния, темп-ры, рас­стоя­ния и по­ло­же­ния в про­стран­ст­ве, ско­ро­сти ли­ней­но­го пе­ре­ме­ще­ния, уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния, ус­ко­ре­ния, па­ра­мет­ров ко­ле­ба­ний зву­ко­вых волн, элек­трич. и маг­нит­но­го по­лей, до­зы ра­диа­ци­он­но­го из­лу­че­ния и др. Важ­ные дос­то­ин­ст­ва ВОД: за­щи­щён­ность от воз­дей­ст­вия элек­тро­маг­нит­ных по­лей, вы­со­кая чув­ст­ви­тель­ность, на­дёж­ность, ши­ро­кий ди­на­мич. диа­па­зон из­ме­ре­ний, вы­со­кие кор­ро­зи­он­ная и ра­диа­ци­он­ная стой­кость, элек­тро­изо­ляц. проч­ность, взры­во- и по­жа­ро­бе­зо­пас­ность, воз­мож­ность про­ве­де­ния из­ме­ре­ний на зна­чит. рас­стоя­нии, ма­лая инер­ци­он­ность.

Оптическая схема ВОД с чувствительным элементом в виде волоконной решётки: λ – длина волны отражённого излучения.

Од­ним из но­вых и пер­спек­тив­ных ВОД темп-ры и ме­ха­нич. де­фор­ма­ций яв­ля­ет­ся дат­чик с чув­ст­вит. эле­мен­том в ви­де от­рез­ка во­ло­кон­но­го све­то­во­да, в струк­ту­ре ко­то­ро­го на­ве­дён до­пол­нит. по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния, имею­щий оп­ре­де­лён­ное про­стран­ст­вен­ное рас­пре­де­ле­ние (т. н. во­ло­кон­ная ре­шёт­ка). Та­кой ВОД обес­пе­чи­ва­ет уз­ко­по­лос­ное от­ра­же­ние оп­тич. из­лу­че­ния, дли­на вол­ны ко­то­ро­го за­ви­сит от внеш­не­го воз­дей­ст­вия (рис.). Точ­ность ВОД при из­ме­ре­нии темп-ры дос­ти­га­ет 0,1 °C, при из­ме­ре­нии от­но­сит. де­фор­ма­ции – 10^–6. Дат­чи­ки с се­ри­ей ре­шё­ток, имею­щих не­ск. сме­щён­ные от­но­си­тель­но друг дру­га ре­зо­нанс­ные дли­ны волн, эф­фек­тив­но при­ме­ня­ют­ся, напр., для из­ме­ре­ния рас­пре­де­лён­ных ме­ха­нич. на­гру­зок в про­лё­тах мос­тов, ЛЭП, кор­пу­сов ко­раб­лей и др. Дру­гая важ­ная раз­но­вид­ность ВОД – во­ло­кон­но-оп­ти­че­ский ги­ро­скоп, в ко­то­ром эф­фект Сань­я­ка ис­поль­зу­ет­ся для из­ме­ре­ния уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния; точ­ность из­ме­ре­ния 0,1 град./ч.