Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (05.2022) : Характеристики макета горизонтального сейсмометра с оптическим дифракционным датчиком колебаний

Характеристики макета горизонтального сейсмометра с оптическим дифракционным датчиком колебаний

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-05-62-71

Переводная версия: https://doi.org/10.1364/JOT.89.000291

 

 УДК 53.06

Владислав Антонович Комоцкий1*, Никита Владимирович Суетин2

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

1vkomotskii@mail.ru     https://orcid.org/ 0000-0002-0997-8182

2ponama911@gmail.com  https://orcid.org/ 0000-0002-6602-3606

Аннотация

Предмет исследования. Макет горизонтального сейсмометра, в состав которого входят физический маятник и оптический дифракционный датчик угловых колебаний, который включает лазер, блок из двух рельефных фазовых дифракционных решеток, диафрагму, выделяющую излучение первого порядка дифракции после блока дифракционных решеток, и фотодетектор. Физический маятник включает диск, закрепленный на оси вращения, возвратные пружины и дополнительный грузик на краю диска. Блок дифракционных решеток размещен на диске. Сигнал с выхода фотодетектора пропорционален малым линейным отклонениям дополнительного грузика под действием сил инерции при горизонтальных колебаниях основания сейсмометра. Параметры макета. Диаметр диска 250 мм, масса 2 кг, период свободных колебаний маятника 3 с. Масса дополнительного грузика 0,1 кг. Мощность лазера 5 мВт. Две рельефные фазовые дифракционные решетки с глубиной канавок 0,32 мкм и периодом 0,1 мм расположены на противоположных гранях стеклянного блока дифракционных решеток толщиной 13 мм. Штрихи первой дифракционной решетки параллельны штрихам второй дифракционной решетки. На выходе включены: фотодиод ФД-24к, резистор нагрузки, усилитель и фильтр с полосой пропускания 1800 Гц. Результаты испытаний. Макет оптического дифракционного сейсмометра и контрольный сейсмометр СМ-3 установлены на одной платформе. В первой группе экспериментов осуществлялись периодические колебания платформы с периодом 0,475 с. Зависимости сигналов с выходов сейсмометров двух типов были подобными, но при этом наблюдался фазовый сдвиг 90° сигнала с выхода исследуемого макета относительно сигнала с выхода СМ-3, поскольку сигнал с выхода датчика оптического дифракционного сейсмометра пропорционален угловому смещению физического маятника, а сигнал с выхода катушки датчика СМ-3 пропорционален скорости движения маятника. При проведении второй группы экспериментов применялось слабое медленное линейное воздействие на платформу с сейсмометрами. При этом сигнал с выхода СМ-3 не превышал уровня шумов, а сигнал с выхода макета оптического сейсмометра превышал уровень шумов в три раза. Показано, что при медленных возмущениях чувствительность макета сейсмометра существенно превышает чувствительность сейсмометра СМ-3. Практическая значимость. Выходной сигнал оптического дифракционного датчика колебаний пропорционален угловому перемещению маятника, а не скорости его движения, поэтому чувствительность макета сейсмометра не снижается в области низких частот колебаний. На основе данной схемы принципиально возможно сконструировать сейсмометр с отрицательной обратной связью для исследования слабых низкочастотных колебаний поверхности Земли.

Ключевые слова: сейсмометр, оптический дифракционный датчик угловых перемещений, оптические дифракционные решетки

Ссылка для цитирования: Комоцкий В.А., Суетин Н.В. Характеристики макета горизонтального сейсмометра с оптическим дифракционным датчиком колебаний // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 5. С. 62–71. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-05-62-71

Коды OCIS: 250.0250, 050.1950, 280.3420

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 

1.    Duncan C.A. Strainmeters and tiltmeters // Reviews of Geophysics. 1986. V. 24. № 3. P. 579–624. DOI: 10.1029/RG024i003p00579

2.   Долгих Г.И., Долгих С.Г., Овчаренко В.В., Чупин В.А., Швец В.А., Яковенко С.В. Особенности применения лазерных деформографов классического и маятникового типов // Фотоника. 2021. Т. 15. № 6. С. 474–483. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos-2021-15-6-474-483

3.   Tianying C., Zhongmin W., Yue Y., Yaolu Z., Zhifeng Z., Liyao C., Hong L. Fiber optic interferometric seismometer with phase feedback control // Opt. Exp. 2020. V. 28. № 5/2. P. 6102–6122.

4.   Буродышева О.В., Никулин И.Л. Волоконно-оптический датчик вибрации // Фотоника. 2019. Т. 13. № 1. С. 80–85. DOI: 10 22184/FRos-2019-13-1-80-85

5.   Одиноков С.Б., Шишова М.В., Жердев А.Ю., Ковалев М.С., Галкин М.Л., Венедиктов В.Ю. Моделирование фазовых сдвигов света в порядках дифракционных решеток интерференционного датчика линейных перемещений // Опт. спектр. 2019. Т. 127. № 9. С. 469–476. DOI: 10.21883/OS-2019-09-48205-112-19

6.   Комоцкий В.А., Суетин Н.В. Горизонтальный сейсмометр с оптоэлектронным дифракционным датчиком колебаний // Патент № 203735U1 RU. 19.04.2021.

7.    Комоцкий В.А., Соколов Ю.М. Анализ интенсивностей дифракционных порядков в оптической схеме, содержащей две фазовые дифракционные решетки // Вестник РУДН. Сер. Физика. 2006. № 1. С. 90–95.

8.   Комоцкий В.А., Корольков В.И, Соколов Ю.М. Исследование датчика малых линейных перемещений на основе двух фазовых дифракционных решеток // Автометрия. 2006. Т. 42. № 6. С. 105–112.

9.   Комоцкий В.А., Корольков В.И., Соколов Ю.М. Оптоэлектронные дифракционные датчики малых угловых перемещений // Фотоника. 2011. Т. 25. № 1. С. 16–19.

10. Komotskii V.A., Sokolov Yu.M., Suetin N.V. New optoelectronic schemes constructed based on relief reflective diffractive structures with rectangular profile // Photonics. 2019. V. 13. № 4. P. 393–404. DOI: 10.22184/FRos-2019-13-4-392-404

11.  Komotskii V.A., Sokolov Yu.M., Basistyi E.V. Depth measurement of the pe-riodic grooved reflectors of surface acoustic waves using the laser probing // J. Commun. Technol. and Electronics. 2011. V. 56. № 2. P. 220–225.

12.  Комоцкий В.А., Суетин Н.В. Макет горизонтального сейсмометра с оптоэлектронным дифракционным датчиком колебаний // Тез. докл. XVIII междунар. научной конф. по голографии и прикладным оптическим технологиям. Москва, 20–23 сентября 2021. С. 162–168.

13.       Комоцкий В.А. Основы когерентной оптики и голографии. Конспект лекций. М.: изд. РУДН, 2011. 165 с.