Чичура Ігор Іванович МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛОКОННО- ОПТИЧНИХ ДАТЧИКІВ ТЕМПЕРАТУРИ

summary

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету роботи та коротко викладено завдання для її досягнення, зроблено короткий огляд стану ринку волоконно-оптичних технологій та відзначено наукову нови¬зну і наукову та практичну цінність одержаних результатів. Також представле¬но структуру і обсяг дисертації, подано інформацію щодо апробації результатів досліджень з теми дисертації та особистий внесок здобувача.
У першому розділі представлено короткий опис фізичних та експлуатацій¬них властивостей оптичних волокон, що є основою ВОДТ. Проаналізовано та представлено класифікацію ВОДТ і ВОТ та наведено їх основні експлуатаційні характеристики, переваги та недоліки. Досліджено конструктивні особливості основних типів сучасних ВОДТ та ВОТ. Виконано критичний аналіз їх позити¬вних та негативних рис, а також експлуатаційних параметрів. Даний аналіз по¬казує, що для широкого використання найбільш підходящими є волоконно- оптичні датчики амплітудного типу з ТЧЕ на основі напівпровідникових мате¬ріалів. Також встановлено, що для практичного застосування таких ВОДТ не¬обхідним є суттєво покращити їх технічні та метрологічні характеристики. Дана задача може бути розв'язана шляхом всесторонньої оптимізації параметрів як вихідних термочутливих матеріалів, так і конструкції й основних характеристик всіх елементів ВОТ.
У другому розділі розглянуто технології виготовлення ТЧЕ на основі крис¬талічних та склоподібних напівпровідників. Технологічні дослідження, прове¬дені у даному розділі, демонструють, що ЧЕ високої якості можна одержати з напівпровідникових кристалів GaP та GaAs методом шліфування, полірування та електрополірування. Продемонстровано вплив якості поверхні таких ЧЕ на залежність їх оптичного пропускання на різних довжинах хвилі.
Дослідження способів виготовлення ЧЕ з халькогенідних стекол системи As-Se показали, що методика шліфування та полірування не дозволяє одержати якісні ЧЕ необхідної товщини. Дана проблема спонукала до пошуку іншого способу виготовлення таких елементів на основі халькогенідних стекол. У ро¬боті запропонована нова методика виготовлення таких ЧЕ, заснована на явищі різкого зменшення в’язкості, яке спостерігається у халькогенідних стекол при досягненні ними температури близької до температури розм’якшення. Це до¬зволяє виготовляти ЧЕ необхідної товщини методом розчавлення у спеціально сконструйованій термічній камері.
Розроблена камера складається з пресу для формування ТЧЕ з крупинок скла. Даний прес має дві робочі деталі: нижню та верхню. Між ними поміщали¬ся вихідні крупинки скла відповідного хімічного складу. Для нагріву крупинок прес поміщався в термокамеру з нагрівником, між двох термоізоляційних кера¬мічних дисків та зовнішнього термоізоляційного кожуха на поверхню масивної основи для збільшення теплової інерційності системи. Тягарем, необхідної ма¬си, створювалося механічне навантаження на крупинку. Система контролю те¬мператури термокамери була побудована на базі приладу РИФ-101. Вона складається з силового та програмного блоків, термопари і термостату. Момент досягнення в термокамері температури розм’якшення скла та початку деформації крупинки фіксувався за початком змін показів висотоміру.
У таблиці 1 наведено величини температур розм’якшення стекол As-Se різ¬них хімічних складів, при яких процес формування взірців ЧЕ проходить в оп¬тимальних технологічних умовах, де Tr - робоча температура, при якій витри¬мувалися зразки у процесі формування ЧЕ, а ґо - час, за який відбувалося охо¬лодження взірця від температури формування пластинки до кімнатної темпера¬тури