УДК 621.317

О.Г. Кононенко, канд. техн. наук, Ю.О. Масюренко, канд. техн. наук, А.Д. Ніженський, докт. техн. наук

АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПОБУДОВИ ЛАЗЕРНИХ ВИМІРЮВАЧІВ ВІДСТАНІ, ПЕРЕМІЩЕНЬ І ВІБРАЦІЙ З ПІДВИЩЕНИМИ МЕТРОЛОГІЧНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

        Розширення сфер застосування лазерних далекомірів передбачає більш високі вимоги до їх метрологічних характеристик. Тому метою досліджень, проведених за звітний період згідно з робочими планами, було встановлення можливостей підвищення точності, швидкодії та динамічного діапазону зазначених приладів.
        Виконано порівняльний аналіз систематичних похибок традиційних структур імпульсних лазерних далекомірів і запропонованих систем імпульсно-фазових вимірювачів часу запізнення імпульсних сигналів. В останніх використано вузькосмуговий фазозапам’ято-вуючий LC коливальний контур і схему стробування досліджуваного сигналу, що дозволяє реалізувати квазіоптимальний фільтр. Для спрощення схеми приладу і зменшення часу вимірювання авторами запропоновано замість оптичного атенюатора ввести швидкодіючий електронний атенюатор, який включається у низькочастотній частині схеми безпосередньо перед вимірювачем часових інтервалів. Отримані результати досліджень показують можливість розробки високоточних і швидкодіючих лазерних систем для діагностики стану технічних об’єктів, які знаходяться на відносно великій відстані (500...1000 м) від місця установки приладу. Ці ж результати дають змогу в подальшому вирішити задачу корекції похибок, обумовлених нелінійністю амплітудних характеристик перетворювальних ланок схеми фіксації часового положення імпульсних сигналів малої тривалості.
        Встановлено, що в розроблюваних авторами апаратних та програмних засобах є можливість розширення частотного діапазону лазерного датчика вібрацій (до 1000 Гц).
        Продовжено також дослідження лазерних волоконно-оптичних вимірювачів переміщень, орієнтованих на їх застосування в системах контролю повітряних зазорів між статором та ротором гідрогенераторів. На даному етапі розроблено структурну схему фазовимірювального пристрою, запропонованого для використання в загальній структурі приладу і заснованого на цифровому перетворенні Гільберта з подальшою адаптивною цифровою фільтрацією вихідної величини. Оцінено систематичні похибки запропонованої структури: через дискретність перетворень; похибку, яка обумовлена температурною і часовою нестабільністю проміжної частоти; похибку, що виникає через апертурну часову затримку при аналого-цифровому перетворенні сигналу. Електронне моделювання перетворювальних процесів у схемі та оцінка похибок виконувались за допомогою стандартних програмних пакетів.
        Показано, що при використанні запропонованих авторами лазерних фазових вимірювачів переміщень, основаних на цифрових алгоритмах перетворення Гільберта з наступною цифровою фільтрацією вихідної величини, досягається досить висока точність вимірювання зазорів: середньоквадратичне значення похибки не перевищує 0,05 мм при частоті модуляції 25 МГц. До недоліків такого підходу можна віднести складність апаратних і програмних засобів його реалізації. Результати досліджень волоконно-оптичного датчика будуть враховані у подальшій роботі по створенню лазерного вимірювача зазорів у гідрогенераторах.
       Більш детально результати проведених досліджень наведено в статтях, опублікованих авторами в журналі „Технічна електродинаміка” №2, 3 за 2008 р.