Научный архив: статьи

В настоящее время для контроля различного рода объектов широко применяются датчики на основе оптического волокна, они обладают рядом преимуществ: электробезопасность, невосприимчивость к электромагнитным воздействиям, возможность использования в сочетании с оптическими волокнами, по которым передаются данные о состоянии контролируемых объектов или сред. Датчики на основе оптоволокна химически нейтральны и достаточно устойчивы к химическому воздействию различного рода, а также могут использоваться для контроля состояния объектов с легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями. Особый интерес в связи с этим представляет применение подобных датчиков в химической и пищевой промышленности для определения уровня жидкостей в производственных емкостях и измерения концентрации растворов. Цель работы — установить возможность использования оптического волокна как основы датчиков идентификации жидкостей и датчиков определения концентрации растворенных в воде веществ. Проанализированы рефлектограммы оптического волокна, полученные при нахождении торца оптического волокна в различных жидкостях. Определено, что величина пика рефлектограммы оптического волокна, соответствующего местоположению границы раздела сердцевины оптического волокна и окружающей среды, зависит от показателя преломления жидкости, в которой находится торец этого оптического волокна. Предложено использовать в качестве информационного параметра величину этого пика рефлектограммы для идентификации жидкостей, имеющих разные показатели преломления, а также определения концентрации растворенных в воде веществ. Доказана возможность использования оптического волокна в сочетании с методом оптической рефлектометрии для создания датчиков идентификации жидкостей и определения концентрации растворов.

В настоящее время основной средой передачи данных стали волоконно-оптические линии связи, а для мониторинга состояния различных объектов все чаще начинают использоваться волоконнооптические датчики, чувствительным элементом которых являются участки оптического волокна с макроизгибами. Показана возможность совмещения на базе одного волокна волоконно-оптической линии связи и системы мониторинга состояния объекта. При этом для передачи информации предложено использовать длину волны 1310 нм, а для системы мониторинга состояния объекта — 1490, 1550 и 1625 нм. Предложена экспериментальная установка, обеспечивающая возможность одновременного использования оптического волокна для передачи данных и съема информации с системы мониторинга. Установлены параметры макроизгибов оптического волокна, которые можно использовать в датчиках системы мониторинга. Показано, что макроизгибы с такими параметрами практически не вносят дополнительного ослабления оптического излучения на длине волны 1310 нм. Определено максимальное количество датчиков, которые могут использоваться в системе мониторинга при таких параметрах макроизгибов. Результаты исследований могут найти применение при создании телекоммуникационных систем, совмещенных с системами мониторинга состояния объектов

Работа посвящена оценке возможности формирования канала утечки информации с дефекта оптического волокна, созданного путем теплового воздействия. Свойства неоднородностей оптического волокна, вызванные таким воздействием, на сегодняшний день практически не изучены, что определяет актуальность исследований. С учетом вышесказанного, целью исследования является определение характеристик неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием.

Используемые методы. В работе проведен расчет потерь мощности излучения, вносимых дефектом, вызванным тепловым воздействием при высокой температуре, а также мощности излучения, отводимой с дефекта за пределы оптического волокна. В ходе исследований характеристики неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием, оценивались также и по рефлектограммам.

Результат. В работе показано, что при помощи локального температурного воздействия удается сформировать дефект оптического волокна, позволяющий выводить часть оптического излучения за пределы этого волокна, то есть создать канал несанкционированного съема данных. Величина вносимых потерь мощности излучения на создаваемом дефекте возрастала с увеличением времени теплового воздействия на оптическое волокно. При времени теплового воздействия на оптическое волокно менее 1 с сформировать дефект с существенными вносимыми потерями мощности излучения не удавалось, а при времени теплового воздействия более 10 с вносимые потери на дефекте превышали 20 дБ (в этом случае прекращается передача данных зональных и магистральных ВОЛС). Показано, что с увеличением длины волны распространяющегося по волокну оптического излучения возрастают потери мощности излучения на дефекте, сформированном тепловым воздействием на оптическое волокно. Установлено, что при одинаковой потере мощности на дефекте, сформированном тепловым воздействием, мощность оптического излучения, отводимая с такого дефекта, имеет наибольшее значение при использовании оптического волокна G652, а наименьшее ‒ при использовании волокна G657.

Научная новизна работы состоит в исследовании ранее неизученных свойств неоднородностей оптического волокна, вызванных тепловым воздействием.

Практическая значимость. Результаты, приведенные в статье, могут найти применение при проектировании систем защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи

Исследована возможность использования шумовых диодов для измерения температуры, а также применения этих диодов в качестве основы для создания сигнализаторов температуры. В качестве объектов исследования были выбраны кремниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь) моделей ND102L, ND103L, ND104L. Получено, что зависимости электрического тока шумового диода I от температуры T при постоянном напряжении обратного смещения, превышающем напряжение пробоя p–n-перехода шумового диода имеют линейный участок. Величина этого линейного участка зависит от величины превышения напряжением обратного смещения напряжения пробоя p–n-перехода шумового диода. Показано, что при напряжениях обратного смещения, превышающих напряжения пробоя p–n-перехода для температуры 318 К протяженность линейного участка зависимостей I от T
соответствовала всему исследуемому диапазону температур. Это может быть
положено в основу работы сигнализатора температуры на основе шумового
диода.

Приведены результаты исследования амплитудных характеристик шумовых диодов,
а именно зависимость амплитуды и частоты импульсов шумовых диодов от напря-
жения обратного смещения. В качестве объектов исследования были выбраны крем-
ниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь)
моделей ND102L, ND103L и ND104L. Получено, что увеличение перенапряжения при-
водит к увеличению среднего значения амплитуды шумовых импульсов. Установлено,
что наибольшая стабилизация напряжения питания для поддержания постоянного
значения амплитуды шумовых импульсов необходима для шумовых диодов ND104L, а
наименьшая для ND102L. Установлено, что амплитудные распределения импульсов
шумовых диодов имеют ярко выраженный максимум, который смещается с ростом
перенапряжения в сторону больших значений амплитуд, а величина этого пика
уменьшается с увеличением перенапряжения. Результаты этой работы могут найти
применение при разработке цифровых систем передачи и защиты информации