10. Волоконно–оптические преобразователи

 

Оптическое волокно представляет собой очень тонкую длинную нить, состоящую из сердечника и наружной оболочки. Сердечник служит каналом для передачи энергии излучения. Оболочка предохраняет поверхность сердечника от загрязнений и повреждений, а также препятствует рассеянию передаваемого излучения с поверхности волокна в стороны. Сердечник волокна обычно имеет форму правильного вытянутого цилиндра, а оболочка – форму трубки, насаженной на цилиндр. И сердечник, и оболочка делаются из материалов, прозрачных для передаваемого излучения. Но оптические свойства этих преобразователей не одинаковы: сердечник имеет более высокий коэффициент преломления, чем оболочка. Диаметр отдельного волокна в пределах 5 – 50 мкм, толщина оболочки 0,5 – 2 мкм. Такая конструкция дает главное свойство волокно – способность его передавать энергию излучения за счет полного внутреннего отражения лучей от поверхности раздела сердечника и оболочки.

Толстое волокно обладает меньшими потерями энергии и его легче изготовить, но в этом случае ухудшается разрешающая способность пучка волокон, следовательно, снижается возможная плотность передачи информации. Тонкие волокна трудно вытягивать, собирать и укладывать в пучки.

 

Рис. 10.1. Волоконно–оптический преобразователь давления

 

Мембрана 2 диаметром 1 мм и толщиной 18 мкм изготовлены из металлизированной полиэфирной пленки (рис.10.1). Пучок осветительных световодов 4, соединенных с источником света, отдален от пучка приемных световодов 2 непрозрачной перегородкой 3. Торцы обоих световодных жгутов установлены на расстоянии 50 мкм от светоотражающей поверхности мембраны; при этом световой поток, поступающий из осветительных световодов в приемные, зависит от прогиба мембраны под действием давления.

Достоинства: бесконтактность, миниатюризация. Недостатки: трудность в изготовлении, дороговизна.

9. Оптико–электронный преобразователь

Оптико–электронный преобразователь включает: источник излучения, среду распространения оптического излучения, оптическую систему, приемник излучения, устройство обработки и выдачи сигналов.

Источник излучения служит для генерирования лучистого потока носителя полезной информации. В некоторых случаях сам объект исследования является источником излучения, поэтому источник излучения не нужен. Лучистый поток попадает в оптическую систему через среду распространения, которая является иногда объектом исследования; но во всех случаях она служит каналом передачи информации. Оптическая система формирует лучевой поток, перерабатывает переносимую им информацию и направляет поток на приемник. Воспринимаемый приемником оптический сигнал преобразуется в электрический сигнал. Устройство обработки формирует сигнал требуемой модальности и передает его на систему индикации или управления.

В качестве источников излучения используются лампы накаливания, газоразрядные лампы, светорезисторы, светодиоды, Солнце, звезды. Приемником излучения называется устройство, преобразующее энергию оптического излучения в электрическую энергию. Такие приемники нередко называют фотоприемниками. Приемники излучения делятся на фотоэлектрические и тепловые.