Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала



Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала
Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала
H04B10/07 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2624976:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала включает в себя измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения до приемника оптического излучения. При этом производят перемещение лазерного пучка согласованно с линейным перемещением приемника, фиксируют расстояние от оси лазерного пучка до выгорающего материала. На фиксированной длине волны источника оптического излучения предварительно регистрируют значение сигнала, соответствующее уровню мощности лазерного излучения при отсутствии потока воздушной плазмы, далее регистрируют значения сигналов в присутствии плазмы, которое соответствует уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной воздушной плазмы и при фиксированном расстоянии, и регистрируют значение сигнала, соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения затухания оптического канала и определения области частот лазерного излучения, для которых поглощающий слой плазмы прозрачен, а также обеспечении возможности выбора оптимального типа лазера на основании величины затухания оптического канала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области оптической связи, в частности к лазерным атмосферным системам передачи информации и к контролю характеристик, от которых зависит пропускная способность оптического канала.

Рассматривается беспроводная связь с космическими аппаратами (КА), где при построении и последующей эксплуатации космической лазерной системы связи чрезвычайно важен контроль характеристик оптического канала. Главные факторы, воздействующие на работоспособность оптического канала связи, включают атмосферное поглощение, сцинтилляцию, потери на стеклах, например иллюминаторов КА, наклоны и движение КА, солнечная засветка и перекрытие прямой видимости. В частности особую актуальность приобретает исследование влияния на эффективность высокоскоростных лазерных систем связи при прохождении оптического излучения в плазменном слое возвращаемого космического аппарата при входе его в верхние слои атмосферы.

Участок движения в атмосфере (атмосферная часть траектории снижения) - это участок от момента прохождения КА верхней границы атмосферы до момента начала использования посадочных средств: парашютной системы, тормозной двигательной установки мягкой посадки. На этом участке, начиная с высот ~80-100 км, спускаемый на Землю КА испытывает воздействие больших аэродинамических сил, в несколько раз превышающих силу земного притяжения. Этот участок опасен, как в смысле перегрузок, испытываемых КА, так и в смысле интенсивности аэродинамического нагрева на поверхности КА достигающего 6000-8000 K (Политехнический словарь. 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000, с. 42). Для защиты КА от интенсивного нагрева корпуса при спуске предусматривается наружное теплозащитное покрытие (ТЗП). Создание системы теплозащиты стало возможным после разработки абляционных материалов, которые испаряются вследствие трения о воздух при прохождении КА с высокой скоростью через атмосферу (Политехнический словарь. 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000, с. 9).

Однако, при абляционном охлаждении корпуса возвращаемого КА, на этапе входа в атмосферу Земли с 1-й или 2-й космической скоростью, вокруг него образуется плазменное облако с температурой плазмы ~3000-10000 K, которое не пропускает какие бы то ни было виды радиоизлучения. КА пропадает с экранов радаров и связь с ним на атмосферном участке траектории снижения прерывается. Поэтому стоит актуальная задача восстановления связи с КА на этом временном промежутке при использовании так называемой «безволоконной оптики» или иначе называемой «беспроводной оптической» связи (Патент РФ 2312371, МПК: G01S 17/00 (2006.01), H04B 10/00 (2006.01), опубл. 10.12.2007; Heinz Willebrand - LightPointe Communications, 10140 Barnes Canyon Road, San Diego, California 92121. Принципы работы FSO - систем. / JOURNAL OF OPTICAL NETWORKING / June 2003. Vol. 2. No. 6, с. 1, www.moctkom.ru/articles/fso-osa/fso-osa.htm).

Источник модулированного света, которым обычно является лазер, обеспечивает передачу оптического сигнала и определяет все передающие свойства системы. При передаче информации через атмосферу с использованием модулированного оптического излучения с помощью безволоконной оптики используют, как правило, простую амплитудную модуляцию, то есть ту же стандартную технику кодирования, которая используется и в цифровой волоконной оптике. Причем характерно ослабление мощности передаваемого оптического излучения, или затухание, как по оптоволоконным каналам, так и при использовании атмосферных систем связи, называемых часто «беспроводные оптические» связи (Heinz Willebrand - LightPointe Communications, 10140 Barnes Canyon Road, San Diego, California 92121. Принципы работы FSO - систем. / JOURNAL OF OPTICAL NETWORKING / June 2003. Vol. 2. No. 6, с. 1, www.moctkom.ru/articles/fso-osa/fso-osa.htm).

При построении и последующей эксплуатации лазерной системы передачи информации чрезвычайно важен контроль характеристик, от которых зависит пропускная способность оптического канала. Для того, чтобы точно рассчитать качество связи необходимо предварительно провести измерения оптических потерь на приемной стороне, для чего используют наземные установки контроля затухания (или ослабления) мощности оптического излучения, моделирующие внешние воздействия на это излучение.

Известны способы определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, выполненные для оптоволоконных каналов.

Известен способ контроля характеристик оптического волокна и устройство для контроля, реализующее способ (Сокольников А.В., Косарев А.В. Контроль характеристик и параметров оптического волокна и устройств на его основе. ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева», г. Саранск. E-mail: sokolnikov-av@yandex.ru, с. 1-12, http://fetmag.mrsu.ru/2009-3/pdf/Parameters_of_optical_fiber.pdf). Приведена установка, которая содержит основные узлы и блоки, позволяющие генерировать когерентное излучение с помощью полупроводникового лазера, вводить это излучение в исследуемый оптический канал, в качестве которого используется волоконный световод, измерять светопропускание с помощью фотоприемников или оптических тестеров, анализировать изображение модового состава излучения в световоде с помощью оптической телекамеры, подвергать световод различным внешним воздействиям с помощью узла измерения потерь, производя при этом измерение удельного коэффициента затухания на определенной длине участка световода.

Особенностью процесса распространения волн по световоду является то, что зигзагообразный путь, проходимый волнами, различен. Более того, форма пути зависит от длины волны источника, возбуждающего световод. Следовательно, отрезок световода конечной длины каждая мода будет проходить за различное время. С точки зрения передачи информации по волоконной линии этот процесс порождает ее искажения за счет волновой дисперсии - каждая составляющая этого спектра проходит отрезок волновода за различное время и на его выходе между ними возникают неустранимые фазовые сдвиги. Наличие большого числа мод в световоде без принятия специальных мер приводит к появлению в волоконной линии модового шума.

Известен способ контроля характеристик, от которых зависит пропускная способность оптических каналов передачи информационного сигнала (Определение затухания в оптических кабелях и компонентах / Журнал сетевых решений LAN, №4, 2006, с. 1-2, http://www.osp.ru/lan/2006/04/1155614/). Приведено необходимое оборудование для установки контроля характеристик, от которых зависит пропускная способность оптического канала. В тестировании характеристик оптических линий использован «измеритель оптических потерь». В общем случае это устройство состоит из двух независимых блоков: источника излучения и измерителя оптической мощности. Устройство определяет фактическую величину затухания сигнала между разъемами сетевого интерфейса. Причем, измерение мощности оптического сигнала на выходе не вызывает технических сложностей, поскольку размеры чувствительной области фотоприемника намного превышают диаметр сердцевины как многомодового, так и, тем более, одномодового световода. Реализация метода с использованием измерителя оптических потерь представляет собой трехшаговую схему. На первых двух шагах инструментальными средствами определяется мощность оптического сигнала на входе тестируемого оптоволоконного канала связи и его мощность на выходе. Затем по основному расчетному соотношению вручную или автоматически при помощи регистрирующего устройства (встроенного контроллера) вычисляется фактическая величина затухания.

Наиболее близким к заявленному решению является способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала и установка для его реализации (ГОСТ 26814-86 «Кабели оптические. Методы измерения параметров», 1987 г., с. 1-6). Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала включает измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения - квантового генератора до фоточувствительной площадки приемника оптического излучения, который преобразует электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi в электроэнергию, при этом интенсивность источника оптического излучения, работающего в непрерывном режиме, поддерживают стабильной в течение всего времени проведения измерений, а регистрацию сигнала производят во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения. Установка для реализации способа содержит источник оптического излучения, имеющий фиксированную длину волны излучения (светодиод или лазер), устройство ввода, смеситель мод, фильтр мод оболочки, оптический кабель, приемник лазерного излучения с фоточувствительной площадкой и регистрирующее устройство.

С помощью устройства ввода проводят юстировку входного торца измеряемого волокна по максимуму сигнала на выходе приемника излучения. Фиксируют положение входного торца и регистрируют значение сигнала на входе приемника излучения. При проведении измерения спектрального распределения затухания изменяют длину волны вводимого в оптическое волокно излучения в заданном спектральном диапазоне; при этом регистрируют значение сигнала на выходе волокна во всем спектральном диапазоне. В приведенной установке, в частности, положение и интенсивность источника лазерного излучения стабильны в течение всего времени проведения измерений, а приемник излучения имеет фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего из оптического волокна. Приемник излучения чувствителен к излучению во всем спектральном диапазоне, используемом в измерениях, при этом чувствительность приемника однородна по всей его площади, а преобразовательная характеристика - линейная или известная. Регистрирующее устройство обеспечивает регистрацию сигнала во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника лазерного излучения. Если применяют модуляцию оптического излучения, то система обработки сигнала поступающего от приемника лазерного излучения, должна быть согласована с характеристиками модулятора (например, синхронизирована с частотой модуляции сигнала источника излучения). Характеристика регистрирующего устройства - линейная или известная.

Основным недостатком вышеприведенных способов определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала является то, что приведенными способами невозможно выполнить контроль оптической связи при прохождении информационного сигнала через плазменный слой. В частности в решении задачи расчета качества лазерной связи с КА при прохождении оптического излучения через плазменный слой, образующийся при абляционном охлаждении корпуса возвращаемого КА на этапе входа его в атмосферу Земли.

Задачей изобретения является разработка способа определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, позволяющего определить затухание оптического сигнала, а также определить области частот лазерного излучения, для которых поглощающий слой плазмы прозрачен.

Техническим результатом предложенного изобретения является:

- возможность определения затухания оптического канала, соответствующее ослаблению мощности лазерного излучения при прохождении его через поглощающий слой плазмы, моделируемый исследуемым выгорающим материалом, и зависимости затухания мощности оптического сигнала и дисперсии излучения от состава поглощающего слоя плазмы, его плотности для исследуемого выгорающего материала;

- возможность определения области частот лазерного излучения, для которых поглощающий слой плазмы прозрачен;

- возможность выбора оптимального типа лазера, используя основной параметр: величину затухания оптического канала.

Достигается вышеуказанный технический результат тем, что в способе определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, включающем измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения - квантового генератора до фоточувствительной площадки приемника оптического излучения, который преобразует электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi в электроэнергию, при этом интенсивность источника оптического излучения, работающего в непрерывном режиме, поддерживают стабильной в течение всего времени проведения измерений, а регистрацию сигнала производят во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения, при этом формируют поток воздушной плазмы толщиной hB с заданной плотностью мощности и нормально падающий на него параллельный узконаправленный открытый круговой лазерный пучок, который прерывают с заданной частотой ν и длительностью пропускания τ и направляют его через поглощающий слой плазмы, образованный исследуемым выгорающим материалом под действием сформированного потока воздушной плазмы, причем в процессе определения характеристик производят перемещение лазерного пучка согласованно с линейным перемещением приемника оптического излучения, при этом фиксируют расстояние χ от оси лазерного пучка до выгорающего материала, причем на фиксированной длине волны источника оптического излучения λi предварительно регистрируют значение сигнала TBKi), соответствующее уровню мощности лазерного излучения при отсутствии потока воздушной плазмы, далее регистрируют значения сигналов в присутствии сформированного потока воздушной плазмы, а именно значение сигнала TBi), соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной hB воздушной плазмы, и, при фиксированном расстоянии χ, регистрируют значение сигнала TMi, χ), соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала с характерным размером его лобовой поверхности hM<hB, причем в момент пропускания лазерного излучения регистрируют значения сигналов TBKi), TBi) и TMi, χ) с периодом модуляции τМОД = 1/ν, удовлетворяющим соотношению

где τВЫГ - характерное время выгорания исследуемого выгорающего материала до заданной величины, а в момент прерывания лазерного излучения и в присутствии потока воздушной плазмы регистрируют значение сигнала ТПЛ, поступающее с приемника оптического излучения и соответствующее уровню мощности от излучения воздушной плазмы, при этом величина зоны нечувствительности регистрирующего устройства Δ и значения регистрируемых сигналов TBKi), ТПЛ, TBi) и TMi, χ) должны удовлетворять следующим соотношениям:

а затухание контролируемого оптического канала определяют по формулам:

где AПЛ1i) и АПЛ2i, χ) - затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через слой воздушной плазмы и через поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала, соответственно.

На фиг. 1 представлена схема установки, поясняющая суть предлагаемого способа определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, где χ - расстояние от оси лазерного пучка до лобовой поверхности выгорающей мишени, hB - толщина слоя воздушной плазмы, hM - толщина поглощающего слоя плазмы выгорающей мишени, численно равная его характерному размеру. На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - источник оптического излучения (квантовый генератор);

2 - оптическая связь;

3 - коллиматор;

4 - лазерный пучок;

5 - линейный транслятор;

6 - вакуумная камера;

7 - плазматрон;

8 - воздушная плазма;

9 - выгорающий материал (выгорающая мишень);

10 - держатель;

11 - поглощающий слой плазмы;

12 - входной иллюминатор;

13 - выходной иллюминатор;

14 - оптический конденсор;

15 - диафрагма;

16 - приемник оптического излучения (ПОИ);

17 - токовый шунт;

18 -источник питания;

19 - регистрирующее устройство;

20 - усилитель сигнала (УС);

21 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

22 - дисплей;

23 - прерыватель.

Установка, реализующая предложенный способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, содержит источник оптического излучения - квантовый генератор 1, который преобразует электроэнергию от соединенного с ним источника энергии (на фиг. 1 не показан) в электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi. От источника оптического излучения 1 через оптическую связь 2 электромагнитную энергию передают коллиматору 3, где формируют параллельный узконаправленный открытый круговой лазерный пучок 4. Коллиматор 3 установлен на линейном трансляторе 5, позволяющем перемещать лазерный пучок 4. Также установка включает вакуумную камеру 6 с установленным в ней плазматроном 7, создающим стационарный и регулируемый поток воздушной плазмы 8 с толщиной слоя hB. Коллиматор 3 установлен так, что его оптическая ось перпендикулярна набегающему на лобовую поверхность выгорающей мишени 9 потоку воздушной плазмы 8. Поток воздушной плазмы 8 нормально падает на лобовую поверхность выгорающей мишени 9, помещенной в этом потоке и закрепленной в держателе 10. Выгорающая мишень 9 является исследуемым образцом теплозащитного покрытия (ТЗП) с характерным размером лобовой поверхности hM<hB. Взаимодействие набегающего потока воздушной плазмы 8, создаваемой плазматроном 7, с исследуемым образцом ТЗП приводит к образованию, со стороны лобовой поверхности выгорающей мишени 9, поглощающего слоя плазмы 11. Лазерный пучок 4, вышедший из коллиматора 3 попадает в прерыватель 23 и далее проходит через входной иллюминатор 12 в вакуумную камеру 6. Далее, в случае не работающего плазматрона 7, лазерный пучок 4 через выходной иллюминатор 13 выходит из вакуумной камеры 6, проходит через оптический конденсор 14 и диафрагму 15 и падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16. Причем, оптический конденсор 14, диафрагма 15 и приемник оптического излучения 16 последовательно установлены друг за другом и оптически связаны. В том случае, когда плазматрон 7 работает лазерный пучок 4, войдя через входной иллюминатор 12 в вакуумную камеру 6, проходит или через слой воздушной плазмы 8 или через поглощающий слой плазмы 11 выгорающей мишени 9. Далее лазерный пучок 4 проходит через выходной иллюминатор 13, оптический конденсор 14, диафрагму 15 и падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16. Причем расстояние δ между фоточувствительной площадкой приемника оптического излучения 16 и диафрагмой 15, находящейся в фокальной плоскости оптического конденсора 14, удовлетворяет соотношению

δ=bF/DK,

где b - диаметр фоточувствительной площадки приемника оптического излучения 16;

DK - диаметр линзы оптического конденсора 14;

F - фокусное расстояние оптического конденсора 14, равное расстоянию от линзы оптического конденсора 14 до центра отверстия диафрагмы 15.

Оптическая энергия лазерного пучка 4, вышедшего из вакуумной камеры 6, падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16, подключенного через токовый шунт 17 к источнику питания 18. В приемнике оптического излучения 16 энергия квантов лазерного пучка 4 преобразуется в электрическую энергию и снимается в виде напряжения с токового шунта 17, после чего поступает в регистрирующее устройство 19. Регистрирующее устройство 19, включающее усилитель сигнала (УС) 20, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 21 и дисплей 22, обеспечивает регистрацию электрического сигнала во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения 16. Электрический сигнал, в виде напряжения снимаемого с токового шунта 17, усиливают в УС 20 и оцифровывают в АЦП 21. Далее информацию выводят на устройство для визуального отображения - дисплей 22.

Определение характеристик оптического канала связи включало предварительное измерение значений регистрируемых сигналов TBKi), соответствующих уровням мощности лазерного пучка 4, прошедшего через входной иллюминатор 12 и выходной иллюминатор 13 вакуумной камеры 6 при неработающем плазматроне 7. Затем последующие измерения проводились с работающим плазматроном 7. При этом выполнялась регистрация сигналов TBi), соответствующих уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной hB воздушной плазмы 8 плазматрона 7, и сигналов TMi, χ), соответствующих уровню мощности лазерного излучения прошедшего через поглощающий слой плазмы 11 толщиной hM, образованный выгорающей мишенью 9 с характерным размером лобовой поверхности hM. Здесь толщина hM поглощающего слоя плазмы 11 принималась равной характерному размеру лобовой поверхности выгорающей мишени 9, причем удовлетворялось соотношение hM<hB. Выгорающая мишень 9 размещена так, что ее лобовая поверхность отстоит на расстоянии χ от оси лазерного пучка 4. Причем расстояние χ изменяют в процессе эксперимента перемещением на линейном трансляторе 5 коллиматора 3 согласованно с линейным перемещением приемника оптического излучения 16 и оптически связанного с ним оптического конденсора 14 и диафрагмы 15. Во всех вышеупомянутых измерениях осуществлялась модуляция непрерывного лазерного излучения при помощи прерывателя 23. Прерыватель 23 осуществляет прерывание лазерного излучения, с заданной частотой ν и длительностью пропускания τ. Прерыватель 23 установлен на участке оптического канала между коллиматором 3 и входным иллюминатором 12. В момент прерывания лазерного излучения регистрирующее устройство 19 обеспечивало регистрацию значения сигнала ТПЛ, поступающего с приемника оптического излучения 16, соответствующего определенному уровню мощности от излучения плазмы. А в момент пропускания лазерного излучения регистрируют значение сигнала, соответствующее определенному уровню мощности лазерного излучения, прошедшего исследуемый слой, а именно или слой воздушной плазмы 8 TBi) или поглощающий слой плазмы 11 TMi, χ) выгорающей мишени 9. При модуляции оптического излучения основным параметром являлся период модуляции τМОД = 1/ν, удовлетворяющий соотношению (1) τ < τМОД << τВЫГ, где τВЫГ - характерное время выгорания выгорающей мишени 9 до требуемой величины. При этом величина зоны нечувствительности Δ регистрирующего устройства 19 и значения регистрируемых сигналов TBKi), ТПЛ, ТВi) и TMi, χ) должны удовлетворять следующим соотношениям (2)

Δ<TBKi); Δ<TПЛ ∧ ΔТПЛ ∧ Δ<ТBi); Δ<ТПЛ ∧ Δ<TMi,χ).

Затухание контролируемого оптического канала определялось по формулам (3) и (4)

AПЛ1i)=10 lg[TBKi)/ТВi)], АПЛ2i, χ)=10 lg[TBKi)/TMi, χ)],

где AПЛ1i) и АПЛ2i, χ) - затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через слой воздушной плазмы 8 и через поглощающий слой плазмы 11 на расстоянии χ от выгорающей мишени 9, соответственно.

Способ реализуется следующим образом.

Способ включает измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения 1 до фоточувствительной площадки приемника оптического излучения 16. Источник оптического излучения 1, являющийся квантовым генератором, преобразует электроэнергию от соединенного с ним источника энергии (на фиг. 1 не показан) в электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi. Интенсивность источника оптического излучения 1, работающего в непрерывном режиме, поддерживают стабильной в течение всего времени проведения измерений.

Приемник оптического излучения 16 преобразует электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi в электроэнергию. Он имеет фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, при этом чувствительность приемника оптического излучения 16 однородна по всей фоточувствительной площадке, а преобразовательная характеристика - линейная или известная.

Регистрирующее устройство 19 обеспечивает регистрацию сигнала во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения 16.

При этом контроль характеристик выполняют для лазерного оптического канала связи, где от источника оптического излучения 1 через оптическую связь 2 электромагнитную энергию передают коллиматору 3, где формируют параллельный узконаправленный открытый круговой лазерный пучок 4.

Определение характеристик оптического канала передачи информационного сигнала включает предварительную регистрацию значений сигналов TBKi), соответствующих уровням мощности лазерного излучения, прошедшего через входной иллюминатор 12 и выходной иллюминатор 13 вакуумной камеры 6 при неработающем плазматроне 7. Далее лазерный пучок 4 проходит через оптический конденсор 14 и диафрагму 15 и падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16, далее сигнал направляют в регистрирующее устройство 19. Причем, оптический конденсор 14, диафрагма 15 и приемник оптического излучения 16 последовательно установлены друг за другом и оптически связаны.

Далее все последующие измерения проводят с работающим плазматроном 7, помещенным в вакуумную камеру 6. С помощью плазматрона 7, мощность которого может регулироваться, создают поток воздушной плазмы 8 толщиной hB с заданной плотностью мощности в плазменном слое. Причем, лазерный пучок 4 направляют перпендикулярно потоку воздушной плазмы 8, как показано на фиг. 1.

Затем проводят регистрацию значений сигналов TBi), соответствующих уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через входной иллюминатор 12, слой воздушной плазмы 8, выходной иллюминатор 13, оптический конденсор 14 и диафрагму 15. При этом лазерный пучок 4 падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16, откуда сигнал направляют в регистрирующее устройство 19.

Затем в поток воздушной плазмы 8 помещают выгорающую мишень 9 в держателе 10. Выгорающая мишень 9 представляет образец теплозащитного покрытия для создания при выгорании поглощающего слоя плазмы 11, аналогичного по составу с тем, что создается вокруг возвращаемого КА при прохождении атмосферы. Причем выгорающую мишень 9 устанавливают так, чтобы поток воздушной плазмы 8 нормально падал на ее лобовую поверхность. Причем выгорающую мишень 9 размещают так, чтобы ее лобовая поверхность отстояла на определенном расстоянии χ от оси лазерного пучка 4. В процессе работы плазматрона 7 осуществляют откачку вакуумной камеры 6 и удаление продуктов взаимодействия плазменной струи с ТЗП, как показано на фиг. 1. В качестве выгорающего материала 9 используют ТЗП на основе абляционных материалов. В процессе работы плазматрона 7 в плазменной струе плазматрона 7 происходит процесс уноса вещества с лобовой поверхности выгорающей мишени 9 потоком горячего газа. В результате материал ТЗП претерпевает оплавление, испарение, разложение и химическую эрозию, что и обуславливает теплозащитное действие абляционных материалов (Политехнический словарь. 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000, с. 9).

Далее фиксируют расстояние χ от оси лазерного пучка 4 до выгорающего материала 9 и проводят регистрацию значений сигналов TMi, χ), соответствующих уровню мощности лазерного излучения, прошедшего поглощающий слой плазмы 11 выгорающей мишени 9 с характерным размером лобовой поверхности hM<hB и размещенной на расстоянии χ от оси лазерного пучка 4. Причем расстояние χ изменяют в процессе эксперимента перемещением на линейном трансляторе 5 коллиматора 3 согласованно с линейным перемещением приемника оптического излучения 16 и оптически связанного с ним оптического конденсора 14 и диафрагмы 15. Проходя через поглощающий слой плазмы 11, на расстоянии χ от лобовой поверхности выгорающей мишени 9, лазерное излучение претерпевает затухание (ослабление) мощности излучения. Причем поглощающие характеристики исследуемого поглощающего слоя плазмы 11 определяются, например, химическим составом теплозащитного покрытия, взаимодействующего с набегающим потоком воздушной плазмы 8, а также длиной волны λi лазерного излучения, для которой исследуемый поглощающий слой плазмы 11 прозрачен. Далее лазерный пучок 4 выходит из вакуумной камеры 7 через выходной иллюминатор 13, проходит через оптический конденсор 14 и диафрагму 15 и падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16. Причем оптический конденсор 14, диафрагма 15 и приемник оптического излучения 16 последовательно установлены друг за другом и оптически связаны. При этом расстояние 8 между фоточувствительной площадкой приемника оптического излучения 16 и диафрагмой 15, находящейся в фокальной плоскости оптического конденсора 14, удовлетворяет соотношению:

δ=bF/DK,

где b - диаметр фоточувствительной площадки приемника оптического излучения 16;

DK - диаметр линзы оптического конденсора 14;

F - фокусное расстояние оптического конденсора 14, равное расстоянию от линзы оптического конденсора 14 до центра отверстия диафрагмы 15.

Лазерный пучок 4, вышедший из вакуумной камеры 6, облучает оптический конденсор 14. Электромагнитная энергия лазерного пучка 4, собранная оптическим конденсором 14, направляется через отверстие диафрагмы 17 на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения 16, подключенного в фотодиодном режиме через токовый шунт 17 к источнику питания 18. В приемнике оптического излучения 16 оптическую энергию лазерного пучка 4 преобразуют в электрический сигнал, который снимают в виде напряжения с токового шунта 17 и который далее направляют в регистрирующее устройство 19.

Причем, во всех вышеупомянутых измерениях осуществлялась модуляция непрерывного лазерного излучения при помощи прерывателя 23, установленного на выходе лазерного пучка 4 из коллиматора 3, на участке оптического канала между коллиматором 3 и входным иллюминатором 12. С помощью прерывателя 23 осуществляют прерывание лазерного пучка 4 с заданной частотой ν и длительностью пропускания лазерного излучения τ.

Регистрирующее устройство 19, включающее усилитель сигнала (УС) 20, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 21 и устройство для визуального отображения информации - дисплей 22, обеспечивает регистрацию электрического сигнала во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения 16. Электрический сигнал в виде напряжения, снимаемого с токового шунта 17, усиливают в УС 20, количественно оценивают (оцифровывают) в АЦП 21 и далее информацию выводят на дисплей 22. Причем, в момент прерывания лазерного излучения регистрирующее устройство 19 обеспечивало регистрацию сигнала ТПЛ, поступающего с приемника оптического излучения 16, соответствующего определенному уровню мощности от излучения плазмы, а в момент пропускания лазерного излучения регистрировалось значение сигнала TBi) или TMi, χ). При этом основным параметром являлся период модуляции τМОД = 1/ν, удовлетворяющий соотношению (1) τ < τМОД << τВЫГ, где τВЫГ - характерное время выгорания выгорающей мишени 9 до заданной величины. При этом величина зоны нечувствительности Δ регистрирующего устройства 19 и значения регистрируемых сигналов TBKi), ТПЛ, ТВi) и TMi, χ) удовлетворяют соотношениям (2):

Δ<TBKi); Δ<TПЛ ∧ Δ<ТBi); Δ<ТПЛ ∧ Δ<TMi,χ).

После чего затухание контролируемого оптического канала определялось по формулам (3) и (4)

AПЛ1i)=10 lg[TBKi)/ТВi)], АПЛ2i, χ)=10 lg[TBKi)/TMi, χ)],

где AПЛ1i) и АПЛ2i, χ) - затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через слой воздушной плазмы 8 и через поглощающий слой плазмы 11 на расстоянии χ от выгорающей мишени 9, соответственно.

Приведем пример реализации способа определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала и установки, поясняющий предложенный способ.

Для реализации способа используем ВЧ-плазматрон (газодинамическую установку У-13ВЧП), который дает более чистую плазму по сравнению, например, с дуговым плазматроном (Политехнический словарь. 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000, с. 382). Рабочий газ, в качестве которого используем воздух, ионизуется в безэлектродном высокочастотном разряде ВЧ-плазматрона. ВЧ-плазматрон устанавливаем в вакуумную камеру. В процессе работы ВЧ-плазмотрона осуществляем откачку вакуумной камеры и удаление продуктов взаимодействия плазменной струи с ТЗП. С помощью ВЧ-плазматрона создаем поток воздушной плазмы, в который помещаем выгорающую мишень - образец ТЗП возвращаемого КА для создания слоя плазмы, аналогичного по составу с тем, что создается вокруг возвращаемого КА при прохождении им атмосферы. Для проведения экспериментальных исследований используем экспериментальную установку, характеризуемую следующими параметрами: мощность установки - 200 кВт, давление в вакуумной камере - 200 мбар, толщина слоя воздушной плазмы (диаметр плазменного потока) hB=180 мм, скорость потока - дозвуковая, температура воздушной плазмы вблизи ТЗП - от 4000 до 6000 K.

В качестве материала мишени образца ТЗП в струю воздушной плазмы помещаем теплозащиту на основе абляционных материалов. Например, положим, что конструктивно ТЗП выполнено в виде квадратной плитки с характерным размером лобовой поверхности hM=100 мм и толщиной 20 мм и состоит из обугливающейся пластмассы на основе фенолформальдегидных смол с наполнителем из диоксида кремния (Политехнический словарь. 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000, с. 9). Принимаем, что толщина поглощающего слоя плазмы исследуемого выгорающего материала соответствует характерному размеру лобовой поверхности ТЗП.

При исследовании области частот лазерного излучения, для которых моделируемый плазменный слой прозрачен, на экспериментальной установке проводим измерения затухания для различных типов источника оптического излучения (лазера) путем их замены. В установке, например, используем три типа лазеров с различной длиной волны излучения: оптоволоконный лазер с λi=1,064 мкм, твердотельный с λi=0,532 мкм и диодный с оптоволоконным выводом, как, например полупроводниковый лазер с λi=0,805 мкм и с активной средой AlGaAs (Физический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1983, с. 338). Положим, используем лазер, работающий в непрерывном режиме излучения с длиной волны λi=0,532 мкм и максимальной оптической мощностью порядка 0,1 Вт. Источник оптического излучения соединен через оптическую связь (например, через оптоволокно) с коллиматором формирующим узконаправленный открытый лазерный луч. Положим диаметр лазерного пучка, выходящего из коллиматора, составляет 5 мм, а расходимость пучка - 0,008°. Причем интенсивность источника оптического излучения стабильна в течение всего времени проведения измерений.

Причем во всех измерениях осуществляем модуляцию непрерывного лазерного излучения при помощи прерывателя, установленного на выходе лазерного пучка из коллиматора. Прерыватель осуществляет прерывание с заданной частотой ν и длительностью τ пропускания лазерного излучения. В данном примере используем механический прерыватель с частотой модуляции прямоугольных импульсов лазерного излучения ν=20 Гц и длительностью пропускания лазерного излучения τ=2,5⋅10-2 c.

Измерение затухания информационного сигнала при прохождении лазерного излучения через моделируемый плазменный слой (т.е. слой воздушной плазмы плазматрона или поглощающий слой плазмы выгорающей мишени) выполняют следующим образом.

Контроль характеристик оптического канала связи включал предварительное измерение значений регистрируемых сигналов TBKi), соответствующих уровням мощности лазерного излучения прошедшего через входной и выходной иллюминаторы вакуумной камеры при неработающем плазматроне. После выходного иллюминатора лазерный пучок проходит оптический конденсор, диафрагму и падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения. Приемник оптического излучения выполнен на основе полупроводникового фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) для преобразования электромагнитной энергии лазерного излучения высокой плотности. Используем в качестве ФЭП например гетеропереходные фотоэлементы со структурой pAlxGa1-xAs-pGaAs-nGaAs (В.А. Грилихес, П.П. Орлов, Л.Б. Попов. Солнечная энергия и космические полеты. М.: Наука, 1984, с. 110). Причем оптический конденсор, диафрагма и фоточувствительная площадка приемника оптического излучения установлены последовательно друг за другом и оптически связаны. Лазерный пучок, вышедший из вакуумной камеры, облучает оптический конденсор. Электромагнитная энергия лазерного пучка, собранная оптическим конденсором, направляется через отверстие диафрагмы, формирующей угол зрения приемника оптического излучения, что обеспечивает снижение плотности электромагнитного потока, падающего на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения, без снижения величины электромагнитной мощности указанного потока. Оптическая энергия лазерного пучка падает на фоточувствительную площадку приемника оптического излучения, подключенного в фотодиодном режиме через токовый шунт к лабораторному источнику питания. В приемнике оптического излучения оптическая энергия лазерного пучка преобразуется в электрический сигнал, который снимается в виде напряжения с токового шунта и поступает в регистрирующее устройство. Регистрирующее устройство, включающее усилитель сигнала (УС), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и устройство для визуального отображения информации - дисплей, обеспечивает регистрацию электрического сигнала во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения. Электрический сигнал, в виде напряжения, снимаемого с токового шунта, усиливается в УС, количественно оценивается (оцифровывается) в АЦП и далее информацию выводят на дисплей. Положим, в результате предварительного измерения получили значение регистрируемого сигнала в момент пропускания лазерного излучения с длиной волны λi=0,532 мкм через механический прерыватель TBKi)=970 мВ, соответствующего уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через входной и выходной иллюминаторы вакуумной камеры при неработающем плазматроне.

Далее все последующие измерения проводят с работающим плазматроном.

Проводят регистрацию значений сигналов TBi), соответствующих уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной hB воздушной плазмы плазматрона. Устанавливают в потоке воздушной плазмы выгорающую мишень и регистрируют значения сигналов TMi, χ), соответствующих уровню мощности лазерного излучения, прошедшего слой плазмы выгорающей мишени с характерным размером лобовой поверхности hM<hB и размещенной на расстоянии χ от оси лазерного пучка, где толщина hM поглощающего слоя плазмы принималась равной характерному размеру лобовой поверхности выгорающей мишени.

Причем расстояние χ изменяют в процессе эксперимента перемещением на линейном трансляторе коллиматора согласованно с линейным перемещением приемника оптического излучения и оптически связанных с ним оптического конденсора и диафрагмы.

Положим, что регистрация сигнала, соответствующего уровню мощности лазерного излучения с длиной волны λi=0,532 мкм, прошедшего через слой толщиной hB=180 мм воздушной плазмы плазматрона, показала в момент пропускания лазерного излучения TBi)=850 мВ. Фиксируют расстояние χ, например χ=6 мм, от оси лазерного пучка до выгорающего материала. После чего регистрация сигнала, соответствующего уровню мощности лазерного излучения с длиной волны λi=0,532 мкм, прошедшего поглощающий слой плазмы на расстоянии χ=6 мм от лобовой поверхности выгорающей мишени, показала в момент пропускания лазерного луча TMi, χ)=630 мВ.

Причем, в момент прерывания лазерного излучения регистрирующее устройство обеспечивает регистрацию сигнала ТПЛ, поступающего с приемника оптического излучения, соответствующего определенному уровню мощности от излучения плазмы. Положим, что при проведении эксперимента, в момент прерывания лазерного излучения, был зафиксирован сигнал ТПЛ=150 мВ. В момент пропускания лазерного пучка был зафиксирован сигнал, как отмечено выше, TBi)=850 мВ и TMi, χ)=630 мВ. При этом, основным параметром являлся период модуляции τМОД=1/ν=1/20=0,05 с, удовлетворяющий при τ=2,5⋅10-2 с требуемому соотношению (1) τ < τМОД << ТВЫГ, где τВЫГ - характерное время выгорания выгорающей мишени до требуемой величины, которое, предположим для выбранного материала и размера плитки ТЗП, равно 900 с. При этом, величина зоны нечувствительности Δ регистрирующего устройства (положим Δ=50 мВ) и значения регистрируемых сигналов TBKi), ТПЛ, TBi) и TMi, χ) удовлетворяют требуемым соотношениям (2):

Δ<TBKi); Δ<TПЛ ∧ Δ<ТBi); Δ<ТПЛ ∧ Δ<TMi,χ).

Откуда определяем затухание контролируемого оптического канала по выше приведенным формулам (3) и (4).

Для AПЛ1i) определяем затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через слой толщиной hB=180 мм воздушной плазмы плазматрона

AПЛ1i)=10 lg[TBKi)/TBi)]=10 lg[970/850]=0,57 дБ.

Для AПЛ2i, χ) определяем затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через поглощающий слой плазмы толщиной hM=100 мм на расстоянии χ от выгорающей мишени

АПЛ2i, χ)=10 lg[TBKi)/ТМi, χ)]=10 lg[970/630]=1,87 дБ.

Соотношения (1) и (2) достаточно очевидны при оцифровке результатов эксперимента при постоянно меняющихся условиях в плазменном слое выгорающей мишени.

Приведем вывод соотношений (3) и (4), используя в качестве примера установку, поясняющую предложенный способ.

Затухание регистрируемого сигнала при прохождении лазерного излучения через слой плазмы определяем по формуле аналогичной при измерении оптического кабеля (см. ГОСТ 26814-86 Кабели оптические. Методы измерения параметров, с. 5)

где - T1i), t2i) значение сигналов, соответствующих уровням мощности лазерного излучения на входе и выходе исследуемого плазменного слоя;

λi - длина волны, на которой проведены измерения, мкм.

Рассмотрим ситуацию, когда плазматрон не работает, т.е. при отсутствии воздушной плазмы в вакуумной камере. Предположим, регистрируем сигналы: T0, соответствующий уровню мощности лазерного излучения перед входом в вакуумную камеру; T1, соответствующий уровню мощности лазерного излучения после прохождения входного иллюминатора; TBKi), соответствующий уровню мощности лазерного излучения после прохождения выходного иллюминатора и выходу из вакуумной камеры. При этом лазерное излучение ослабевает при прохождении входного иллюминатора, с коэффициентом ослабления k1=T1/T0, и затем выходного иллюминатора, с коэффициентом ослабления k2=TBKi)/T1. Откуда ослабление сигнала при прохождении лазерного излучения через вакуумную камеру

Рассмотрим ситуацию, когда плазматрон работает, т.е. при присутствии воздушной плазмы в вакуумной камере. При этом лазерное излучение суммарно ослабевает при прохождении иллюминаторов и заданного слоя воздушной плазмы с коэффициентом ослабления

где kПЛ - коэффициент ослабления лазерного излучения при прохождении заданного слоя воздушной плазмы.

Подставляя произведение k1⋅k2 из (6) в выражение (7) находим

Используем соотношения (5) и (8) и определяем затухание регистрируемого сигнала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через заданный слой воздушной плазмы АПЛ1i)=10 lg[TBKi)/TBi)], т.е. получаем соотношение (3).

Аналогично получаем выражение (4) для АПЛ2i, χ), определяющее затухание регистрируемого сигнала при прохождении лазерного луча с длиной волны λi через поглощающий слой плазмы на расстоянии χ от выгорающей мишени АПЛ2i, χ)=10 lg[TBKi)/ТМi, χ)].

Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала, включающий измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения - квантового генератора до фоточувствительной площадки приемника оптического излучения, который преобразует электромагнитную энергию лазерного излучения заданной мощности и длины волны λi в электроэнергию, при этом интенсивность источника оптического излучения, работающего в непрерывном режиме, поддерживают стабильной в течение всего времени проведения измерений, а регистрацию сигнала производят во всем диапазоне сигналов, поступающих с приемника оптического излучения, отличающийся тем, что формируют поток воздушной плазмы толщиной hВ с заданной плотностью мощности и нормально падающий на него параллельный узконаправленный открытый круговой лазерный пучок, который прерывают с заданной частотой ν и длительностью пропускания τ и направляют его через поглощающий слой плазмы, образованный исследуемым выгорающим материалом под действием сформированного потока воздушной плазмы, причем в процессе определения характеристик производят перемещение лазерного пучка согласованно с линейным перемещением приемника оптического излучения, при этом фиксируют расстояние χ от оси лазерного пучка до выгорающего материала, причем на фиксированной длине волны источника оптического излучения λi предварительно регистрируют значение сигнала ТВКi), соответствующее уровню мощности лазерного излучения при отсутствии потока воздушной плазмы, далее регистрируют значения сигналов в присутствии сформированного потока воздушной плазмы, а именно значение сигнала ТВКi), соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной hB воздушной плазмы, и при фиксированном расстоянии χ регистрируют значение сигнала TMi, χ), соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала с характерным размером его лобовой поверхности hM<hВ, причем в момент пропускания лазерного излучения регистрируют значения сигналов ТВКi), ТВi) и TMi, χ) с периодом модуляции τМОД=1/ν, удовлетворяющим соотношению τ<τМОД<<τВЫГ, где τВЫГ - характерное время выгорания исследуемого выгорающего материала до заданной величины, а в момент прерывания лазерного излучения и в присутствии потока воздушной плазмы регистрируют значение сигнала ТПЛ, поступающее с приемника оптического излучения и соответствующее уровню мощности от излучения воздушной плазмы, при этом величина зоны нечувствительности регистрирующего устройства Δ и значения регистрируемых сигналов ТВКi), TПЛ, ТВi) и TMi, χ) должны удовлетворять следующим соотношениям:

,

а затухание контролируемого оптического канала определяют по формулам:

,

где AПЛ1i) и АПЛ2i, χ) - затухание контролируемого оптического канала при прохождении лазерного излучения с длиной волны λi через слой воздушной плазмы и через поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электросвязи и может использоваться в комбинированных системах волоконно-эфирной структуры сетей мобильной радиосвязи. Технический результат состоит в расширении области применения.

Способ и устройство формирования внутренней шкалы времени устройств сравнения и синхронизации шкал времени и оптоволоконных рефлектометров основаны на генерации оптических импульсов и направлении их в циркулятор, регистрации момента излучения импульсов с помощью фотоприемника, циркулятора и полупрозрачного зеркала, расположенного между выходом циркулятора и входом в исследуемую, в случае рефлектометрии, или соединяющую удаленные объекты, в случае синхронизации шкал времени, волоконно-оптическую линию.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Устройство квантовой криптографии включает источник излучения, первый волоконный светоделитель, волоконный интерферометр, второй волоконный светоделитель, первый фазовый модулятор, третий волоконный светоделитель, детектор, аттенюатор, линию задержки, поляризационный фильтр, второй фазовый модулятор, волоконное зеркало и однофотонный детектор.

Изобретение относится к области сетевой волоконно-оптической квантовой криптографии - к защищенным информационным сетям с квантовым распределением криптографических ключей.

Изобретение относится к области лазерной техники и касается устройства ввода импульсного лазерного пучка в волоконно-оптическую линию связи. Устройство включает в себя фокусирующую систему линз и волоконный световод с коллектором.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения микро-, наносекундного временного диапазона и передаче по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи аналоговых сигналов микро-наносекундного временного диапазона по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами.

Устройство передачи информации включает в себя корпус, выполненный из двух П-образных колец, одно из которых содержит внутренние перегородки. Кольца вложены одно в другое.
Изобретение относится к способам определения окислительных показателей растительных масел и может быть использовано в масложировой промышленности при технохимическом контроле в процессе производства и применения растительных масел.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для определения хроматического свойства продукта питания. Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к высокочувствительному, селективному, экспрессному методу количественного спектрофотометрического определения фторид-иона в природных объектах и сточных водах.

Изобретение относится к области спектроскопии и касается способа проведения лазерноиндуцированных двухлучевых термолинзовых измерений. Способ включает в себя не менее двух циклов измерений, каждый из которых состоит из полуцикла нагрева исследуемого объекта индуцирующим лазерным лучом и полуцикла охлаждения при закрытом или выключенном индуцирующем лазерном луче.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам, и может быть использовано для контроля угла распыла дисперсных сред. Способ измерения угла распыла топлива включает зондирование распыла световым сектором вдоль оси форсунки, регистрацию матричным фотоприемником сигнала, несущего информацию о яркостном контрасте изображения продольного среза распыла, и последующее измерение угла в пределах заданной области продольного среза распыла.

Изобретение относится к инструментальным физико-химическим методам исследования спиртосодержащих жидкостей, преимущественно спиртных напитков и предназначено для установления различия между подлинной, фальсифицированной и контрафактной алкогольной продукцией.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для лабораторной диагностики. Датчик для обнаружения целевой мишени содержит источник света, приемник света, блок проб для связывания целевой мишени, расположенной между источником света и приемником света, блок выбора света, позволяющий свету заданной длины волны приниматься приемником света, и детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала, величина которого отражает количество света, которое принимается приемником света.

Группа изобретений относится к биохимии. Предложен способ получения стандартного образца мутности бактерийных взвесей, стандартный образец мутности бактерийных взвесей, применение стандартного образца мутности бактерийных взвесей, а также набор, содержащий стандартный образец мутности бактерийных взвесей.

Изобретение относится к средствам фотоакустической визуализации. Устройство получения информации о субъекте содержит блок акустического преобразования, выполненный с возможностью принимать акустическую волну, генерируемую при облучении субъекта светом, и преобразовывать акустическую волну в электрический сигнал, и блок обработки, выполненный с возможностью получения поверхностного распределения интенсивности света или поверхностного распределения освещенности от света, падающего на поверхность субъекта, на основании информации о форме поверхности субъекта, получения распределения интенсивности света внутри субъекта на основании поверхностного распределения интенсивности света или поверхностного распределения освещенности и получения распределения оптических свойств внутри субъекта на основании электрического сигнала и распределения интенсивности света внутри субъекта.

Способ включает воздействие на кристалл исходного импульсного поляризованного немонохроматического излучения коротковолнового инфракрасного диапазона для получения исходного импульсного поляризованного излучения коротковолнового инфракрасного диапазона и импульсного поляризованного излучения гармоники видимого диапазона, выделение импульсного поляризованного излучения гармоники видимого диапазона, преобразование его в электрический сигнал, получение зависимости амплитуды электрического сигнала от длины волны импульсного поляризованного монохроматического излучения второй и суммарной гармоник, определение из нее длины волны 90-градусного синхронизма, по значению которого определяют мольное содержание Li2O в монокристалле LiNbO3.

Изобретение относится к области исследования поверхности металлов и полупроводников и касается устройства для промера распределения поля инфракрасной поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) над ее треком. Устройство содержит источник монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в ПЭВ, твердотельный образец с направляющей волну плоской поверхностью и перемещаемую вдоль трека платформу. На платформе установлен фокусирующий объектив, фотоприемник, измерительный прибор и стойка. На стойке установлены амортизированная пружинами рамка и регулировочный микровинт, сочлененный с размещенной внутри рамки площадкой, несущей элемент преобразования ПЭВ в ОВ. Пружины, упираясь в стойку, поджимают рамку к образцу, а сама рамка опирается на поверхность образца перемещающимися по ней упорами. Элемент преобразования излучения в ПЭВ выполнен в виде сектора цилиндра, ось которого ориентирована перпендикулярно плоскости падения излучения, а выпуклая поверхность этого элемента, способная направлять ПЭВ, сопряжена своим ребром с поверхностью образца и имеет протяженность трека меньше длины распространения ПЭВ. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.

Способ определения характеристик оптического канала передачи информационного сигнала включает в себя измерение затухания оптического канала от источника оптического излучения до приемника оптического излучения. При этом производят перемещение лазерного пучка согласованно с линейным перемещением приемника, фиксируют расстояние от оси лазерного пучка до выгорающего материала. На фиксированной длине волны источника оптического излучения предварительно регистрируют значение сигнала, соответствующее уровню мощности лазерного излучения при отсутствии потока воздушной плазмы, далее регистрируют значения сигналов в присутствии плазмы, которое соответствует уровню мощности лазерного излучения, прошедшего через слой толщиной воздушной плазмы и при фиксированном расстоянии, и регистрируют значение сигнала, соответствующее уровню мощности лазерного излучения, прошедшего поглощающий слой плазмы исследуемого выгорающего материала. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения затухания оптического канала и определения области частот лазерного излучения, для которых поглощающий слой плазмы прозрачен, а также обеспечении возможности выбора оптимального типа лазера на основании величины затухания оптического канала. 1 ил.

Наверх