The 25 reference contexts in paper V. Kozlov L., M. Kygeiko M., В. Козлов Л., М. Кугейко М. (2015) “ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ДВУХВОЛНОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ И КОНЦЕПЦИИ «БЕЗАПРИОРНОСТИ» // MEASURING SYSTEMS BASED ON TWO-WAVELENGTH SEMICONDUCTOR LASERS AND CONCEPT OF «A PRIORI INFORMATION ELIMINATION»” / spz:neicon:pimi:y:2012:i:2:p:20-27

  1. Start
    1223
    Prefix
    Одним из путей улучшения параметров лазерных систем является использование в качестве источников зондирующего излучения двухволновых полупроводниковых инжекционных лазеров на основе асимметричной квантоворазмерной гетероструктуры
    Exact
    [1, 2]
    Suffix
    . До настоящего времени в литературных источниках имелись данные лишь о теоретических разработках структур таких двухволновых лазеров, поэтому они не применялись в качестве источников излучения при разработке лазерных измерительных систем.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2390
    Prefix
    преимущества обеспечивают более высокую эффективность работы измерительных систем на основе двухволновых лазеров как перед аналогичными одноволновыми лазерными измерителями и перед многочастотными измерительными системами, в которых используются несколько различных лазерных источников зондирующего сигнала. Улучшить параметры лазерных систем можно применяя концепцию «безаприорности»
    Exact
    [3, 4]
    Suffix
    , заключающуюся в максимальном исключении методических погрешностей, обусловленных нестабильностью аппаратурных констант, приемо-передающего тракта, окружающей среды и исследуемых физических процессов.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    3833
    Prefix
    Ниже приводятся примеры использования концепции «безаприорности» для прецизионных измерителей на основе двухволновых полупроводниковых лазеров. Сущность концепции «безаприорности» В оптических задачах одновременное измерение нескольких разноименных величин (совместные измерения) практически сложно осуществимо
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Использование совокупных измерений в оптических исследованиях предполагает регистрацию нескольких одноименных сигналов. Рассмотрим задачу использования совокупных измерений для устранения ряда методических погрешностей оптико-электронных систем в самом общем виде.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    5943
    Prefix
    Совместное решение полученных уравнений позволяет найти искомые величины. Уменьшение числа аппаратурных констант достигается за счет использования комбинаций одних и тех же приемно-излучающих и измерительных систем и различного их местоположения
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Если уравнения системы являются линейными, то при числе уравнений m, равном числу неизвестных, решение системы будет однозначным. Так как уравнения системы (3) не содержат коэффициентов k, наличие которых требует проведения градуировочных измерений (установления их величины), то и получаемое решение также не включает их.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    8412
    Prefix
    Для конкретного типа измерительной системы, в зависимости от решаемых ею задач, функция зависимости коэффициентов преобразования Ψ имеет различный вид. В аналоговых системах оптико-физической диагностики неоднородных рассеивающих сред функция Ψ равняется единице
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Ниже показывается, что использование концепции «безаприорности» при разработке различных типов измерителей на основе двухволновых полупроводниковых лазеров, а также учет зависимости коэффициентов преобразования от параметров зондирующего сигнала для конкретного типа измерительной системы, позволяет исключить зависимость результата от аппаратурных констант, среды распростр
    (check this in PDF content)

  6. Start
    9600
    Prefix
    Газоаналитические системы В газоаналитических системах, построенных на основе принципов концепции «безаприорности», за счет использования комбинации приемно-излучающих блоков и различного их местоположения достигается максимальное исключение методических погрешностей, обусловленных нестабильностью аппаратурных констант, приемно-передающего тракта, окружающей среды
    Exact
    [3]
    Suffix
    . Однако для обеспечения более высокой точности измерений в таких системах необходимо учитывать зависимости коэффициентов преобразования от флуктуаций амплитуды и длины волны зондирующего сигнала, от собственного излучения контролируемого газа, также следует учесть формы контуров линий поглощения и перекрытие линий поглощения контролируемых газов.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    10163
    Prefix
    В прецизионных измерителях оптических характеристик и концентрации газовых компонент рассеивающих сред с использованием двухволнового лазера на основе базисного и нефелометрического методов
    Exact
    [5]
    Suffix
    достигается устойчивость системы к изменениям аппаратурных констант, влиянию окружающей среды, загрязнению оптики. Решение системы уравнений (4) для прямого и обратного прохода излучения через контролируемую среду позволяет определить коэффициент ослабления участка среды из выражения: 201232 12 202231 1( , )( ,) ( ,)ln 2( ,)( , ) SR R SR R RR LSR RSR
    (check this in PDF content)

  8. Start
    11808
    Prefix
    из приведенных выражений, отсутствует необходимость калибровки измерительной системы и установки аппаратурных констант ввиду их отсутствия в алгоритмах, которые получены без использования каких-либо допущений или пренебрежений этими константами. В измерителе автоматически учитывается изменение длины контролируемой трассы, что расширяет его функциональные возможности. В газоанализаторе
    Exact
    [6]
    Suffix
    , построенном на основе двухволнового полупроводникового лазера, не происходит прямого измерения амплитуды дистанционного импульса, а изменение амплитуды импульса преобразуется в изменение частоты рециркуляции на данной длине волны при динамическом пороге регистрации сигнала.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    12896
    Prefix
    Поэтому изменение амплитуды дистанционных импульсов, обусловленное параметрами окружающей среды, задымленностью, изменением параметров приемно-передающего тракта и др. не будет влиять на точность измерений, что повышает надежность работы системы и улучшает точность измерений. В пирометрическом газоанализаторе продуктов сгорания
    Exact
    [7]
    Suffix
    определена зависимость коэффициентов преобразования от температуры контролируемого газа. В системе для определения концентрации газа Сх методом спектрального отношения измеряется температура в различных спектральных областях: в отсутствие поглощения газов T (на длине волны 2), и в области поглощения контролируемого газа Tk (на длине волны k).
    (check this in PDF content)

  10. Start
    13923
    Prefix
    Для спектральных областей поглощения СО, СО2, NO в области высоких температур контролируемые газы будут не только поглощать, но и излучать электромагнитную энергию на той же длине волны. Следовательно, для повышения точности измерений необходимо учитывать зависимость коэффициентов преобразования от температуры
    Exact
    [8]
    Suffix
    , обусловленную повышением вероятности спонтанного излучения газа. Это позволяет установить связь истинной концентрации контролируемого газа xC, с концентрацией Сх, вычисленной из (8) с помощью выражения: ' ' exp() exp11 exp(), exp2 x k x k hc C KL kT C KL hc kT (9) где h – постоянная Планка, с – скорость света, k – постоянная Больцмана Очевидно, что при низких темп
    (check this in PDF content)

  11. Start
    14959
    Prefix
    В этом случае для повышения точности необходимо определить форму контура линии поглощения газа и учесть ее вид при расчете коэффициентов преобразования для определения концентрации газовых компонент
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Форму нормированного контура линии поглощения газов, входящих в состав атмосферы, достаточно точно можно аппроксимировать лоренцевским контуром уширения [10], который определяется выражением 2 22 () L i iL A, (10) где υL – полуширина лоренцевского контура уширения для данного газа; υi – частота излучения, соответствующая центру полосы поглощения; υ – частота излуче
    (check this in PDF content)

  12. Start
    15129
    Prefix
    В этом случае для повышения точности необходимо определить форму контура линии поглощения газа и учесть ее вид при расчете коэффициентов преобразования для определения концентрации газовых компонент [9]. Форму нормированного контура линии поглощения газов, входящих в состав атмосферы, достаточно точно можно аппроксимировать лоренцевским контуром уширения
    Exact
    [10]
    Suffix
    , который определяется выражением 2 22 () L i iL A, (10) где υL – полуширина лоренцевского контура уширения для данного газа; υi – частота излучения, соответствующая центру полосы поглощения; υ – частота излучения, на которой определяется поглощения газа.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    16287
    Prefix
    Для применения принципов концепции «безаприорности» в прецизионных измерителях дальности необходимо введение в систему, характеризующую процесс измерений, функциональных зависимостей коэффициентов преобразования от дисперсии атмосферы, длины волны и разности длин волн зондирующих сигналов. Как показано в работе
    Exact
    [11]
    Suffix
    , если заданы две длины волны излучения 1 и 2, то обратная относительная дисперсия воздуха, равная отношению (n1 – 1)/(n2 – n1), оказывается постоянной независимо от условий окружающей среды.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    16809
    Prefix
    Для рециркуляционного дальномера на основе двухволнового инжекционного лазера, в результате решения системы уравнений для различных длин волн, при динамическом пороге регистрации сигналов с учетом зависимости коэффициентов преобразования от дисперсии воздуха дальность рассчитывается в соответствии с выражением
    Exact
    [11]
    Suffix
    : oo opto 1o 1 2(1 - ) ctt Ltn q NN n , (12) где nо – показатель преломления воздуха на длине волны 1; nо – разность показателей преломления на длинах волн 1 и 2 при стандартных условиях окружающей среды; (t = 0 oC и p = 760 мм рт. ст.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    17921
    Prefix
    Как видно из (12), в нее не входят амплитуда дистанционных импульсов, величина порога компаратора, длительность фронта импульса, что обеспечивает независимость результата измерений от параметров приемно-передающего тракта и окружающей среды, Принцип измерения с помощью двухволнового импульсно-фазового дальномера
    Exact
    [12]
    Suffix
    заключается в установлении такой частоты следования зондирующих импульсов, при которой на дистанции будет укладываться целое число периодов. В дальномере реализован режим автоматической подстройки частоты зондирующих импульсов таким образом, что при частоте следования импульсов f1 на дистанции будет укладываться целое число N периодов на длине волны λ1, а при частоте f
    (check this in PDF content)

  16. Start
    18867
    Prefix
    . (13) Сравнение результатов измерения дальности одноволновым фазовым дальномером ( = 837 нм) и двухволновыми импульснофазовым и рециркуляционным дальномерами (1 = 837 нм, 2 = 787 нм) показывает, что при изменении температуры от –20 °С до +30 °С одноволновой дальномер на дистанциях до 5 км дает погрешность измерений до 15 см по сравнению с двухволновыми дальномерами
    Exact
    [11]
    Suffix
    . Измеритель хроматической дисперсии оптического волокна Для построения различных типов систем измерения хроматической дисперсии необходимо использование дискретного набора лазеров или перестраиваемого лазерного источника и прецизионных измерителей временных интервалов с пикосекундным разрешением.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    19475
    Prefix
    Указанные факторы ограничивают точность измерения дисперсии и значительно усложняют конструкцию системы. Применение принципов концепции «безаприорности» и двухволнового лазера в таких системах обеспечивает упрощение конструкции и повышение точности измерения дисперсии. Метод
    Exact
    [13]
    Suffix
    основан на оптоэлектронной рециркуляции одновременно на двух оптических длинах волн. В системе не происходит прямого измерения коротких временных интервалов. Длина тестируемого световода L и величина хроматической дисперсии D определяются по частоте и разности частот рециркуляции на первой и второй длинах волн из выражений: o1 1 ()1 e tn D Nt c f ; 1 1 ()1 ftce L n , (14)
    (check this in PDF content)

  18. Start
    20161
    Prefix
    : o1 1 ()1 e tn D Nt c f ; 1 1 ()1 ftce L n , (14) где – разность длин волн генерации лазера; L – длина световода; N – число периодов рециркуляции, за которое разность задержек станет равной to; n1 – коэффициент преломления в световоде на длине волны 1; tе – время задержки в электронных блоках. Погрешность измерения дисперсии составляет величину 10-2 пс/км∙нм. Система
    Exact
    [13]
    Suffix
    может использоваться также для решения задачи измерения и управления длиной волны излучения двухволновых лазеров, при этом в качестве чувствительного элемента применяется волоконно-оптический световод с известной хроматической дисперсией.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    20655
    Prefix
    Использование совокупных измерений и двухволнового лазера в качестве источника излучения дает эффект повышения точности и для других типов лазерных измерителей, таких как доплеровские измерители скорости
    Exact
    [14]
    Suffix
    , волоконно-оптический гироскоп [15], доплеровские измерители профиля поверхности [16]. Доплеровские измерители с одноволновым лазером позволяют определить только проекцию скорости объекта на линию наблюдения, а не точное значение скорости и угла направления движения.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    20693
    Prefix
    Использование совокупных измерений и двухволнового лазера в качестве источника излучения дает эффект повышения точности и для других типов лазерных измерителей, таких как доплеровские измерители скорости [14], волоконно-оптический гироскоп
    Exact
    [15]
    Suffix
    , доплеровские измерители профиля поверхности [16]. Доплеровские измерители с одноволновым лазером позволяют определить только проекцию скорости объекта на линию наблюдения, а не точное значение скорости и угла направления движения.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    20744
    Prefix
    Использование совокупных измерений и двухволнового лазера в качестве источника излучения дает эффект повышения точности и для других типов лазерных измерителей, таких как доплеровские измерители скорости [14], волоконно-оптический гироскоп [15], доплеровские измерители профиля поверхности
    Exact
    [16]
    Suffix
    . Доплеровские измерители с одноволновым лазером позволяют определить только проекцию скорости объекта на линию наблюдения, а не точное значение скорости и угла направления движения. Использование двухволнового лазера позволяет одновременно определять точное значение скорости и угла направления движения [14].
    (check this in PDF content)

  22. Start
    21069
    Prefix
    Доплеровские измерители с одноволновым лазером позволяют определить только проекцию скорости объекта на линию наблюдения, а не точное значение скорости и угла направления движения. Использование двухволнового лазера позволяет одновременно определять точное значение скорости и угла направления движения
    Exact
    [14]
    Suffix
    . В системе зондирующие лучи на длинах волн λ1, λ2 направляются к объекту под разными углами φ1, φ2, соответственно, Δφ = φ1 – φ2 . В результате фотогетеродинирования выделяются сигналы доплеровских частот fd1 и fd2 на длинах волн λ1 и λ2, соответственно, из которых определяется угол α направления движения объекта и точное значение скорости v движения: , 2 cos 2 sin 2 sin
    (check this in PDF content)

  23. Start
    22087
    Prefix
    Применение одноволнового лазера в волоконно-оптическом гироскопе, работающем на эффекте Саньяка, накладывает определенные ограничения на точность измерений, заключающиеся в неоднозначности определения направления поворота контура в некоторых точках фазовой характеристики и малом динамическом диапазоне измерений. Использование двухволнового лазера в гироскопе
    Exact
    [15]
    Suffix
    позволяет устранить эти недостатки. В измерительной системе по величине фазы Саньяка φс1, φс2 на длинах волн λ1 или λ2, соответственно, определяется угловая скорость вращения контура : 1 1 41 c c L r n , 2 2 42 c c L r n . (16) где L = 2πrN – длина оптического волокна; N – число витков в катушке; r – радиус катушки; n1, n2 – коэффициенты преломления в световоде для λ1, λ2, соответст
    (check this in PDF content)

  24. Start
    23376
    Prefix
    В доплеровском профилометре земной поверхности на одноволновом лазере в точках, где поверхность Земли параллельна направлению лазерного луча (ямы, обрывы, скалы), система дает значительную погрешность измерений. Использование совокупных измерений и двухволнового зондирующего сигнала
    Exact
    [16]
    Suffix
    позволяет повысить точности измерений в таких точках. Из алгоритма работы профилометра [16] следует, что в расчетные соотношения не входит высота полета летательного аппарата, т.е. погрешность измерений не зависит от стабильности поддержания высоты полета, а определяется лишь разрешением по частоте блока измерения доплеровского сигнала.
    (check this in PDF content)

  25. Start
    23473
    Prefix
    В доплеровском профилометре земной поверхности на одноволновом лазере в точках, где поверхность Земли параллельна направлению лазерного луча (ямы, обрывы, скалы), система дает значительную погрешность измерений. Использование совокупных измерений и двухволнового зондирующего сигнала [16] позволяет повысить точности измерений в таких точках. Из алгоритма работы профилометра
    Exact
    [16]
    Suffix
    следует, что в расчетные соотношения не входит высота полета летательного аппарата, т.е. погрешность измерений не зависит от стабильности поддержания высоты полета, а определяется лишь разрешением по частоте блока измерения доплеровского сигнала.
    (check this in PDF content)