Введение к работе
Актуальность проблемы. Индукция магнитного поля является одной из наиболее важных физических величин, с помощью которых описываются фундаментальные свойства материи. Широкий диапазон измерений указанной величины, многообразие условий, от которых зависят требования, предъявляемые к средствам ее регистрации, предопределяют потребность науки и техники в датчиках магнитного поля и постоянное совершенствование средств и методов магнитных измерений.
При разработке новых методов и средств измерения параметров магнитного поля важной задачей является создание магнитометров с чувствительностью) 10"е- 10"5Э/(Гц)1/г (чувствительность приборов, применяемых в геофизике) [1J. Разрабатываемые приборы должны не только не уступать существующим датчикам по таким эксплуатационным параметрам как пороговая чувствительность, быстродействие, орнентационнме свойства, диапазон измеряемых полей, размеры чувствительного элемента, габариты, энергопотребление, хемлературный режим, но и иметь какие-либо дополнительные преимущества как, например, пассивность, помехозащищенность.
Развитие волоконной оптики н датчиков физических величин на ее основе создает большие потенциальные возможности по созданию магнитометрической техники. Ломимо совершенствования указанных параметров магнитометрических систем в волоконно-оптических датчиках яагнитпого поля возможно получение таких
4 дополнительных преимуществ, как возможность размещеннячувствителыгого элемента на значительном расстоянии от регистрирующей аппаратуры, помехозащищенность, создание мультиплексных измерительных систем, сочетаемость с ВОЛС.
В волоконно оптических магнитометрах для преобразования воздействия магнитного поля в оптический сигнал используют как магнитооптические эффекты (в которых магнитное поле приводит к изменении характеристик оптических световодов! так и эффекты, влияющие на параметры оптической среды через промежуточное воздействие (натяжение, смещение, деформации световода). Магнитооптические эффекты обладают высокий быстродействием при относительно низкой чувствительности. Поэтому большой интерес при создании волоконно-оптических магнитометров проявляется к разработке датчиков с магиитомеханическими методами преобразования, позволяющих обеспечить высокую чувствительность в измерении магнитного поля.
Таким образом. перспективность создания высокочувствительных волоконно-оптических магнитометров с магнитомеханическими преобразователями, а также необходимость разработки и создания элементной базы таких магнитометров, определяет степень актуальности данной диссертации.
Цель работы. Целью работи является теоретическое и экспериментальное исследование физических принципов создания волоконно-оптических инфрашгакочастотных магнитометров с механическим ферромагнитным резонатором для измерения слабых магнитных полей.
Научная новизна работы. На основании исследовании, выполненных в диссертационной работе, на защиту выносятся следующие положения:
1. Метод измерения слабых инфраннэкочастотных магнитных
поле)!, основанный на интерференционном измерении амплитуды
поперечных колебании циклически 'перемапшчнваемои
ферромагнитной консоли в измеряемом магнитном поле.
Теоретически)! рассчет и результаты измерений характеристик
разработанного чувствительного элемента.
2. Теоретический анализ и конструкция стабильного
волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо слабого
контраста ( волоконно-оптический торцевой интерферометр с
активной стабилизацией' рабочей точки), предназначенного для
регистрации колебании чувствительного элемента магнитометра.
3. Результаты исследований разработанного вибрационного
волоконно-оптического магнитометра, осуществляющего нулевой
метод регистрации сигнала.
Практическая ценность. Предложен и разработан новий тип чувствительного элемента из иагнитонягкого аморфного сплава для инфранизкочастотного волоконно-оптического магнитометра.
На основе торцевого интерферометра создана
помехоустойчивая иитерферометрическая схема регистрации низкочастотных колебания объектов с чувствительность» 5-Ю"2 А/(Гц)1/2.
Создан макетный образец волоконно-оптического
вибрационного магнитометра и внедрен в ИРЭ АН СССР.
Апробация работы. Материалы, включенный в диссертации докладывались на конференции "Быстродействующие элементы и
устроіістза волоконно-оптических и лазерных информационных систем" (Севастополь, 1390), 1 Всесоюзной конференции "Физика и конверсия" (Калининград, 1991), а также били представлены стендовым докладом на 15th Congress of the International Condition for Optics. 'Optics in Complex Sistetis'. (Garaish-Partenktrchen, Bavaria FRG, 1S90).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на страницах, включая рисунков и 2 таблицы. Список использовании источников содержит наименовании.