PL246022B1 - Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu - Google Patents
Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu Download PDFInfo
- Publication number
- PL246022B1 PL246022B1 PL446548A PL44654823A PL246022B1 PL 246022 B1 PL246022 B1 PL 246022B1 PL 446548 A PL446548 A PL 446548A PL 44654823 A PL44654823 A PL 44654823A PL 246022 B1 PL246022 B1 PL 246022B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- rotation
- light
- angle
- kobr
- values
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 title abstract description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 241000220225 Malus Species 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
- G01J4/04—Polarimeters using electric detection means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/105—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type having optical polarisation effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest miernik kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu oraz sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji. Miernik kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego, w którym światło spolaryzowane, którego kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji jest mierzony przesyłane jest poprzez światłowód charakteryzuje się tym, że do umieszczonej w osłonie (7) soczewki (1) przyłączony jest światłowód (2) ze znajdującą się w jego rdzeniu światłowodową skośną siatką Bragga (3). Drugi koniec światłowodu (2) podłączony jest do analizatora widma optycznego (4), który połączony jest z modułem obliczeniowym (6).
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu, odporny na zakłócenia elektromagnetyczne i indukcję elektromagnetyczną, nie posiadający elementów ruchomych, nie wprowadzający zakłóceń do ośrodka, w którym odbywa się pomiar.
Układy do pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu stanowią istotny element systemów pomiarowych. Znajdują zastosowanie w polarymetrach czy układach, stosowanych w badaniu właściwości powierzchni, wykorzystujących optyczne właściwości światła spolaryzowanego.
Powszechnie znane są układy do pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła zbudowane z filtra polaryzacyjnego (analizatora) oraz fotodetektora. Światło spolaryzowane przesyłane jest przez analizator do fotodetektora mierzącego natężenie światła. Analizator obracany jest wokół osi pokrywającej się z kierunkiem promienia a natężenie światła jest analizowane przez analizator. Wskazanie maksymalnej wartości przez analizator oznacza, że kąt obrotu polaryzacji światła jest zgodny z płaszczyzną przepuszczania światła filtra polaryzacyjnego.
Znany jest też sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła opierający się na prawie Malusa. Układ pomiarowy podlega wstępnej kalibracji dla użytego źródła światła spolaryzowanego poprzez określenie zmian natężenia światła w funkcji kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji. Pomiar polega na odczytaniu z utworzonej funkcji kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła na podstawie zmierzonego natężenia światła.
W zgłoszeniu patentowym JPS59100828A do pomiaru polaryzacji światła zastosowano szkło Faradaya oraz fotodetektor. Kierunek polaryzacji szkła Faradaya jest obracany za pomocą pola magnetycznego o odpowiednim natężeniu generowanego w komórce Faradaya a natężenie światła mierzone jest pośrednio poprzez pomiar natężenia prądu płynącego przez komórkę Faradaya.
Ze zgłoszenia patentowego EP3910310A1 znany jest układ i sposób pomiaru wybranych parametrów polaryzacji światła, który jest generalizacją metody macierzy Muellera. Pomiar polaryzacji wykonywany jest pośrednio poprzez pomiar straty zależnej od polaryzacji. Wykonywane są sekwencyjne skany dla różnych długości fal przy stanach polaryzacji na wejściu oscylujących sinusoidalnie w funkcji częstotliwości optycznej. Dla każdego skanu otrzymuje się krzywą transmisji będącą odpowiedzią urządzenia poddawanego testom. Kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła obliczany jest poprzez analizę zestawu krzywych transmisji.
Problemem technicznym do rozwiązania jest wytworzenie układu i sposobu pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu odpornego na zakłócenia elektromagnetyczne i pole magnetyczne, nie wprowadzającego zakłóceń, pozwalającego na określenie kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji bez konieczności ciągłego śledzenia jego zmian.
Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła propagującego przez światłowód.
Istotą sposobu pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła z wykorzystaniem światłowodu jednomodowego z wytworzoną w jego rdzeniu światłowodową skośną siatką Bragga, do którego zamocowana jest soczewka umieszczona wewnątrz osłony, zaś drugi koniec światłowodu podłączony jest do analizatora widma optycznego, który połączony jest z modułem obliczeniowym jest to, że kalibruje się miernik kąta obrotu w następujący sposób:
- Na soczewkę miernika kąta obrotu kieruje się światło rozchodzące się ze źródła światła spolaryzowanego,
- polaryzację światła ustawia się w pozycji początkowej, dla której kąt obrotu - Kobr równy jest 0°,
- w soczewce skupia się światło spolaryzowane i wysyła się je poprzez światłowód do światłowodowej skośnej siatki Bragga, w której zmienia się widmo światła i przesyła się światło do analizatora, w którym mierzy się moc światła dla poszczególnych długości fali, zaś wartości zmierzonej mocy przesyła się do modułu obliczeniowego, w którym otrzymane wartości są przeliczane na serię wartości charakterystycznych dla ustawionego kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła. Przeliczenie odbywa się w układzie obliczeniowym poprzez obliczenie współczynników szybkiej transformaty Fouriera - FFT z wartości zmierzonej w analizatorze widma mocy światła dla poszczególnych długości fali. Obliczone współczynniki - FFT zapisuje się wraz z odpowiadającym im kątem obrotu płaszczyzny polaryzacji światła
FCj={(FCij,Kobrj),(FC2j,Kobrj),...(FCij,Kobrj),...,(Fcnj, Kobr_)}, gdzie FCij oznacza i-ty współczynnik transformaty zmierzony dla kąta obrotu wynoszącego j stopni, Kobr_j oznacza kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła równy j stopni, n oznacza połowę liczby wszystkich uzyskanych współczynników transformaty, w przypadku gdy n nie jest liczbą całkowitą zaokrągla się tę liczbę w dół,
- kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła zmienia się o zadany, stały kąt,
- wykonuje się zmianę kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła do momentu, w którym uzyskano obrót o 180 stopni,
- z obliczonych współczynników FCij tworzy się funkcje - Ci=F(Kobr_j) zależności wartości i-tego współczynnika FFT od kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, w taki sposób, że dla każdego numeru współczynnika FCi (i należy do zbioru <1,n>), odczytuje się jego wartość dla wszystkich kątów obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, dla których wykonywano kalibrację - (FCij, Kobr_j). Następnie z odczytanych par wartości tworzy się funkcję poprzez wyznaczenie funkcji liniowych dla odczytanych wartości współczynnika dla kolejnych kątów obrotu, następnie wyznaczone funkcje łączy się i w ten sposób tworzy się funkcje zależności wartości współczynnika FFT od kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła - Ci=F(Kobr_j) dla co najmniej dziesięciu współczynników - WA, korzystnie nie mniej niż 30,
- utworzone funkcje (charakterystyki) Ci=F(K Kobr_j) zapisuje się trwale w układzie obliczeniowym.
Pomiar polega na tym, że ze źródła światła spolaryzowanego wysyła się poprzez światłowód światło do skośnej siatki Bragga, w której zmienia się widmo światła i przesyła się światło do analizatora, w którym mierzy się moc światła dla poszczególnych długości fali. Wartości zmierzonej mocy przesyła się do modułu obliczeniowego, w którym otrzymane wartości są przeliczane na wartość kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła. Przeliczenie odbywa się w układzie obliczeniowym poprzez obliczenie współczynników FFT z wartości zmierzonej mocy światła w analizatorze widma dla poszczególnych długości fali. Spośród obliczonych współczynników FFT wybiera się te, dla których utworzono funkcje Ci=F(Kobr_j) podczas kalibracji miernika a następnie określa się wartości potencjalnego kąta obrotu - PKO, jakie mogą być przez nie identyfikowane. Dokonuje się tego poprzez wyliczenie wartości PKO z funkcji Ci=F(Kobr_j) uzyskanych podczas kalibracji. Jako PKO przyjmuje się wszystkie wartości Kobr_j, które po podstawieniu do równania Ci=F(Kobr_j) dają w wyniku wartość i-tego współczynnika FFT zmierzoną dla badanego kąta obrotu.
Obliczone wartości PKO dla wszystkich współczynników zapisuje się w zbiorze - ZW. W zbiorze ZW tworzy się podzbiory z rozdzielczością jednego stopnia obrotu i zlicza się ile wartości PKO znajduje się w każdym z przedziałów. Wartość środkowa przedziału, w którym znajduje się najwięcej PKO oznacza kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła - KOH.
W celu zwiększenia dokładności odczytu kąta obrotu otrzymane wyniki poddaje się dalszej analizie zgodnie z następującymi krokami:
- spośród obliczonych PKO analizuje się tylko te, dla których wartość różnicy kąta obrotu pomiędzy kątem obrotu KOH a potencjalnymi kątami obrotu - PKO jest mniejsza niż 2°,
- sortuje się rosnąco pozostawione wartości PKO,
- usuwa się 10% najmniejszych wartości oraz 10% największych wartości PKO.
Oblicza się średnią z pozostałych wartości PKO, z których obliczona średnia stanowi odczytaną wartość kąta obrotu.
Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że rozwiązanie pozwala na miniaturyzację elementów miernika, co pozwala na konstruowanie czujników o niewielkich rozmiarach. Konsekwencją zastosowania czujników, których sygnały transmitowane są w formie optycznej jest brak wrażliwości prowadzonych pomiarów na zakłócenia pochodzące od obcych pól elektromagnetycznych. Transmisja z użyciem włókien światłowodowych zapewnia wykluczenie niebezpieczeństwa wybuchowego lub pożarowego w warunkach, gdzie stosowanie elektronicznych odpowiedników zasilanych prądem elektrycznym może powodować zagrożenie. Brak elementów zasilanych elektrycznie zapewnia również możliwość stosowania wynalazku w zanurzeniu, gdzie obecność wody nie będzie powodować zagrożenia spięć elektrycznych. Ponadto, zastosowanie światłowodowej skośnej siatki Bragga jako elementu pomiarowego pozwala na budowanie złożonych układów czujników mierzących różne wielkości fizyczne, takie jak kąt obrotu, temperatura, naprężenia, wykorzystując pojedyncze włókno światłowodowe.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:
Fig. 1 - Schemat wykonania miernika,
Fig. 2 - Wykres obrazujący sposób odczytu PKO z wykresu wartości współczynnika od kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 3 - Przykładowy histogram liczby odczytów PKO dla kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 4 - Przykład wyznaczenia funkcji Ci=F(Kobr_j) (charakterystyki) i-tego współczynnika WA, Fig. 5 - Funkcja uzyskana dla współczynnika WA o numerze 1 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 6 - Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 2, 17 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 7 - Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 4, 8, 10, 20, 21,23, 25, 35, 36 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 8 - Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 37, 45-51, 63, 64 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 9 - Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 3, 14, 15, 26, 28, 29, 31,32, 33, 34 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 10 -Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 38-44, 52 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła,
Fig. 11 - Funkcje uzyskane dla współczynników WA o numerach 53, 54, 55, 87, 105, 108, 127,
130, 153, 169 w zakresie 0-180 stopni kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła.
Miernik kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, według wynalazku w przykładzie wykonania składa się z soczewki 1 zamocowanej wewnątrz osłony 7 - rury PVC o średnicy 30 mm i długości 10 cm, do której to soczewki przymocowany jest światłowód 2 - SMF-28 z wytworzoną w nim skośną siatką Bragga 3 o kącie struktury wewnętrznej wynoszącym 7°. Światłowód 2 - SMF-28 podłączony jest do analizatora widma optycznego 4 - Yokogawa AQ6730D, który połączony jest z modułem obliczeniowym 6 w postaci komputera klasy PC, za pomocą kabla 5 - USB 2.0.
Sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła z wykorzystaniem światłowodu jednomodowego z siatką Bragga przy użyciu wyżej opisanego miernika zrealizowano według procedury opisanej poniżej.
Przeprowadzono kalibrację miernika pomiarowego według następujących kroków:
a) polaryzację światła dostarczanego do miernika poprzez złącze 1 ustawiono w pozycji początkowej, dla której kąt obrotu - Kobr równy jest 0°,
b) z przyłączonego źródła światła poprzez złącze 1 wysłano światło do światłowodu 2 ze światłowodową skośną siatką Bragga 3, w której zmieniło się widmo światła i światło zostało przesłane do analizatora 4, w którym zmierzono moc światła dla fal z zakresu 1540-1560 nm z krokiem 0,004 nm. Wartości zmierzonej mocy poprzez kabel 5 przesłano do modułu obliczeniowego 6, w którym otrzymane wartości zostały przeliczone na serię wartości charakterystycznych dla ustawionego kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła. Przeliczenie odbyło się poprzez obliczenie współczynników szybkiej transformaty Fouriera - FFT zwartości zmierzonej w analizatorze widma 4 mocy światła dla poszczególnych długości fali. Obliczone współczynniki - FFT zapisano wraz z odpowiadającym im kątem obrotu płaszczyzny polaryzacji światła FCj={(FC1j,Kobrj),(FC2j,Kobr_j),...(FCij,Kobr_j),...,(Fcnj, Kobr_j)}, gdzie FCij oznacza i-ty współczynnik transformaty zmierzony dla kąta obrotu wynoszącego j stopni, Kobr_j oznacza kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła równy j stopni, n oznacza połowę liczby wszystkich uzyskanych współczynników transformaty, w przypadku gdy n nie jest liczbą całkowitą zaokrągla się tę liczbę w dół. W przykładzie wykonania użyto współczynników - WA o numerach: 1,2, 3, 4, 8, 10, 14, 15, 17, 20, 21,23, 25, 26, 28, 29, 31-55, 63, 64, 87, 105, 108, 127, 130, 153, 169. Przykładowe funkcje (charakterystyki) wymienionych współczynników pokazano na wykresach przedstawionych na Fig. 5 - Fig. 11,
c) polaryzację światła przesyłanego do miernika obracano o zadany, stały kąt, równy 2° i powtarzano krok b)
d) wykonywano obrót kąta polaryzacji światła i powtarzano krok b) do momentu, w którym uzy- skano obrót równy 180 stopni,
e) z obliczonych współczynników FCij utworzono funkcje - Ci=F(Kobr_j) zależności wartości i-tego współczynnika FFT od kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, w taki sposób, że dla każdego numeru współczynnika FCi, gdzie i należy do zbioru <1 ,n>, odczytano jego wartość dla wszystkich kątów obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, dla których wykonano kalibrację (Fig. 5 - Fig. 11), a następnie z odczytanych par wartości utworzono funkcję poprzez wyznaczenie funkcji liniowych dla odczytanych wartości współczynnika dla kolejnych kątów obrotu, następnie wyznaczone funkcje łączy się i w ten sposób utworzono funkcje (charakterystyki) - Ci=F(Kobr_j) dla wszystkich współczynników - WA - Fig. 4 rysunku,
f) utworzone funkcje - Ci=F(Kobr_j) zapisano trwale w module obliczeniowym 6.
Pomiar polegał na tym, że ze źródła światła spolaryzowanego, poprzez otwór w osłonie 7, która ograniczała dostęp światła z innych źródeł, skierowano światło na soczewkę 1, w której światło było skupiane i kierowane do światłowodu 2 ze światłowodową skośną siatką Bragga 3, w której zmieniało się widmo światła, które to światło przesłano do analizatora widma optycznego 4, gdzie zmierzono moc światła dla poszczególnych długości fali. Wartości zmierzonej mocy przekazano do modułu obliczeniowego 6, w którym otrzymane wartości zostały przeliczone na wartość kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła. Przeliczenie odbywało się w module obliczeniowym 6 poprzez obliczenie współczynników - FFT z wartości zmierzonej mocy światła w analizatorze widma optycznego 4 dla poszczególnych długości fali. Spośród obliczonych współczynników FFT wybrano te, dla których utworzono funkcje Ci=F(Kobr_j) podczas kalibracji miernika a następnie określono wartości potencjalnego kąta obrotu PKO, jakie mogły być przez nie identyfikowane - fig. 2. Dokonano tego poprzez wyliczenie wartości PKO z funkcji Ci=F(Kobr_j) uzyskanych podczas kalibracji. Jako PKO przyjęto wszystkie wartości Kobr_j, które po podstawieniu do równania Ci=F(Kobr_j) dały w wyniku wartość i-tego współczynnika FFT zmierzoną dla badanego kąta obrotu.
Obliczone wartości PKO dla wszystkich współczynników WA zapisano w zbiorze - ZW. Następnie utworzono przedziały pełnego kąta obrotu z rozdzielczością jednego stopnia (0,5 stopnia -1,5 stopień, 1,5 stopnia - 2,5 stopnia, ... 179,5 stopnia - 0,5 stopnia), zliczono ile PKO znajduje się w każdym z przedziałów. Środkowa wartość przedziału, w którym znajdowało się najwięcej PKO oznaczała kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła - KOH, który wynosił 8 stopni. Przykładowe wyniki zobrazowano na histogramie przedstawionym na Fig. 3.
W celu zwiększenia dokładności odczytu kąta obrotu otrzymane wyniki poddano dalszej analizie zgodnie z krokami poniżej:
- spośród obliczonych PKO analizowano tylko te, dla których wartość różnicy kąta obrotu pomiędzy kątem obrotu KOH a potencjalnymi kątami obrotu - PKO była mniejsza niż 2°,
- posortowano rosnąco pozostawione wartości PKO,
- usunięto 10% najmniejszych wartości oraz 10% największych wartości PKO, obliczono średnią z pozostałych wartości PKO, z których obliczona średnia stanowiła odczytaną wartość kąta obrotu, która wynosiła 8,03 stopnia.
Claims (2)
1. Sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła z wykorzystaniem światłowodu jednomodowego z siatką Bragga z wykorzystaniem miernika opisanego, w którym do umieszczonej w osłonie (7) soczewki (1) przyłączony jest światłowód (2) z wytworzoną w jego rdzeniu światłowodową skośną siatką Bragga (3), którego drugi koniec podłączony jest do analizatora widma optycznego (4), połączony z modułem obliczeniowym (6), znamienny tym, że kalibruje się miernik w ten sposób, że:
- Kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła ustawia się w pozycji początkowej, dla której kąt obrotu - Kobr równy jest 0°,
- Ze źródła światła przyłączonego poprzez złącze (1) wysyła się światło do światłowodu (2) z światłowodową skośną siatką Bragga (3), w której zmienia się widmo światła i przesyła się światło do analizatora (4), w którym mierzy się moc światła dla poszczególnych długości fali, zaś wartości zmierzonej mocy przesyła się do modułu obliczeniowego (6), w którym otrzymane wartości są przeliczane na serię wartości charakterystycznych dla ustawionego kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, przy czym przeliczenie odbywa się w układzie obliczeniowym (6) poprzez obliczenie współczynników szybkiej transformaty Fouriera - FFT z wartości zmierzonej w analizatorze widma (4) mocy światła dla poszczególnych długości fali, zaś obliczone współczynniki - FFT zapisuje się wraz z odpowiadającym im kątem obrotu płaszczyzny polaryzacji światła FCj={(FCij,Kobr_j),(FC2j,Kobr_j),...(FCij,Kobr_j),...,(Fcnj, Kobr_j)}, gdzie FCij oznacza i-ty współczynnik transformaty zmierzony dla kąta obrotu wynoszącego j stopni, Kobr_ oznacza kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła równy j stopni, n oznacza połowę liczby wszystkich uzyskanych współczynników transformaty, w przypadku gdy n nie jest liczbą całkowitą zaokrągla się tę liczbę w dół,
- polaryzację światła obraca się o zadany, stały kąt,
- wykonuje się obrót kąta polaryzacji światła do momentu, w którym uzyskano obrót równy 180 stopni,
- z obliczonych współczynników FCij tworzy się funkcje - Ci=F(Kobr_j) zależności wartości i-tego współczynnika FFT od kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, w taki sposób, że dla każdego numeru współczynnika FCi (i należy do zbioru <1,n>), odczytuje się jego wartość dla wszystkich kątów obrotu polaryzacji światła, dla których wykonywano kalibrację - (FCij, Kobr_j), a następnie z odczytanych par wartości tworzy się funkcję poprzez wyznaczenie funkcji liniowych dla odczytanych wartości współczynnika dla kolejnych kątów obrotu, następnie wyznaczone funkcje łączy się i w ten sposób tworzy się funkcje zależności wartości współczynnika FFT od kąta polaryzacji światła - Ci=F(Kobr_j) dla co najmniej dziesięciu współczynników - WA, korzystnie nie mniej niż 30,
- utworzone funkcje Ci=F(Kobr_j) zapisuje się trwale w układzie obliczeniowym (6), natomiast pomiar kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła polega na tym, że przez otwór w osłonie (7) kieruje się światło spolaryzowane na soczewkę (1), w której skupia się światło i przesyła do światłowodu (2) z światłowodową skośną siatką Bragga (3), w której zmienia się widmo światła i przesyła się światło do analizatora (4), w którym mierzy się moc światła dla poszczególnych długości fali, zaś wartości zmierzonej mocy przesyła się do modułu obliczeniowego (6), w którym otrzymane wartości są przeliczane na wartość kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła, przy czym przeliczenie odbywa się w układzie obliczeniowym (6) poprzez obliczenie współczynników - FFT zwartości zmierzonej mocy światła w analizatorze widma (4) dla poszczególnych długości fali, natomiast spośród obliczonych współczynników FFT wybiera się te, dla których utworzono funkcje Ci=F(Kobr_j) podczas kalibracji miernika a następnie określa się wartości potencjalnego kąta obrotu (PKO), jakie mogą być przez nie identyfikowane, przy czym dokonuje się tego poprzez wyliczenie wartości PKO z funkcji Ci=F(Kobr_j) uzyskanych podczas kalibracji, jako PKO traktuje się wszystkie wartości Kobr_j, które po podstawieniu do równania Ci=F(Kobr_j) dają w wyniku wartość i-tego współczynnika FFT zmierzoną dla badanego kąta obrotu, obliczone wartości PKO dla wszystkich współczynników (WA) zapisuje się w zbiorze ZW, natomiast w zbiorze ZW tworzy się podzbiory z rozdzielczością jednego stopnia obrotu i zlicza się ile potencjalnych kątów obrotu (PKO) znajduje się w każdym z przedziałów, przy czym wartość środkowa przedziału, w którym znajduje się najwięcej potencjalnych kątów obrotu (PKO) oznacza kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji światła.
2. Sposób według zastrz. 2 znamienny tym, że w celu zwiększenia dokładności odczytu kąta obrotu otrzymane wyniki poddaje się dalszej analizie zgodnie z następującymi krokami:
- spośród obliczonych kątów obrotu (PKO) analizuje się tylko te, dla których wartość różnicy kąta obrotu pomiędzy kątem obrotu KOH a potencjalnymi kątami obrotu (PKO) jest mniejsza niż 2°,
- sortuje się rosnąco pozostawione wartości (PKO),
- usuwa się 10% najmniejszych wartości oraz 10% największych wartości analizowanych potencjalnych kątów obrotu (PKO),
- oblicza się średnią z pozostałych wartości (PKO), z których obliczona średnia stanowi odczytaną wartość kąta obrotu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL446548A PL246022B1 (pl) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL446548A PL246022B1 (pl) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL446548A1 PL446548A1 (pl) | 2024-06-17 |
| PL246022B1 true PL246022B1 (pl) | 2024-11-18 |
Family
ID=91539555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL446548A PL246022B1 (pl) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL246022B1 (pl) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL451723A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-09-29 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pomiaru pozycji wysuwu popychacza zamocowanego na elemencie obrotowym |
| PL451728A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-12-08 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pozycjonowania głowicy osadzonej na nieruchomej podstawie |
| PL451722A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-09-29 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pomiaru przechyłu zwłaszcza w warunkach silnych zakłóceń elektromagnetycznych |
| PL451726A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-12-08 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła przesyłanego przez włókno światłowodowe |
| PL451721A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-09-29 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób wyznaczania kąta obrotu głowicy osadzonej na nieruchomej podstawie |
| PL451729A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-12-08 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pozycjonowania kąta obrotu źródła światła spolaryzowanego |
| PL451727A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-12-08 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w gazie |
| PL451724A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-09-29 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób ustawiania pozycji wysuwu popychacza zamocowanego na elemencie obrotowym |
| PL451725A1 (pl) * | 2025-04-08 | 2025-12-08 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób ustawiania kąta przechyłu, zwłaszcza w warunkach silnych zakłóceń elektromagnetycznych |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07218740A (ja) * | 1993-05-01 | 1995-08-18 | Toshihiko Yoshino | 光ファイバ偏光装置およびそれを用いた計測装置 |
| US20090274420A1 (en) * | 2006-09-28 | 2009-11-05 | Universite Laval | System and Method for Permanently Writing a Diffraction Grating in a Low Phonon Energy Glass Medium |
-
2023
- 2023-10-30 PL PL446548A patent/PL246022B1/pl unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07218740A (ja) * | 1993-05-01 | 1995-08-18 | Toshihiko Yoshino | 光ファイバ偏光装置およびそれを用いた計測装置 |
| US20090274420A1 (en) * | 2006-09-28 | 2009-11-05 | Universite Laval | System and Method for Permanently Writing a Diffraction Grating in a Low Phonon Energy Glass Medium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PIOTR KISAŁA, KRZYSZTOF SKORUPSKI, SŁAWOMIR CIĘSZCZYK, PATRYK PANAS, JACEK KLIMEK: "Metrol. Meas. Syst., tom 25 (2018) nr 3, s. 429–440", ROTATION AND TWIST MEASUREMENT USING TILTED FIBRE BRAGG GRATINGS * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL446548A1 (pl) | 2024-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL246022B1 (pl) | Sposób pomiaru obrotu kąta płaszczyzny polaryzacji światła rozchodzącego się w otoczeniu | |
| Rogers | Distributed optical-fibre sensing | |
| CN101201261B (zh) | 利用光学传感器的集成测量系统和方法 | |
| US5808738A (en) | Multiangle, multiwavelength particle characterization system and method | |
| CN119245702B (zh) | 光纤环路辅助干涉仪的ofdr系统相位噪声补偿装置和方法 | |
| Wang et al. | A reflective multimode fiber vector bending sensor based on specklegram | |
| EP0567488A1 (en) | Methods and apparatus for measurements dependent on the faraday effect | |
| Tian et al. | Continuous-wave frequency-shifted interferometry cavity ring-down gas sensing with differential optical absorption | |
| Dong et al. | Compressed sensing based on K-SVD for Brillouin optical fiber distributed sensors | |
| CN112525828B (zh) | 一种基于光学时间拉伸的穆勒矩阵测量系统及方法 | |
| Fouda et al. | Phase-sensitive optical time-domain reflectometry-based audio excitation signal demodulation and reproduction | |
| CN115164956B (zh) | 一种颜色和模场协同编码的分布式光纤传感装置 | |
| PL246021B1 (pl) | Sposób pomiaru kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji | |
| CN119197607B (zh) | 一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法 | |
| Zhong et al. | Application of the principal components analysis to optical fiber sensor for multiparametric detection of strain and torsion | |
| CN120506933A (zh) | 基于相干探测型φ-OTDR和标准差的耐张杆塔定位方法及系统 | |
| CN200982952Y (zh) | 双通道光纤折射率传感器 | |
| CN106052594B (zh) | 一种含磁光光纤利用光纤光栅激光拍频测量旋光角的方法 | |
| JPH11507735A (ja) | 多重角度多重波長粒子特性決定装置および方法 | |
| CN106839972B (zh) | 一种全光纤白光干涉仪的干涉信号处理方法 | |
| CN110986814B (zh) | 一种动态应变测量范围提升的相位敏感光时域反射系统 | |
| Neto et al. | A mathematical model for the interrogation of LPG fiber optical sensors based on electrical harmonic analysis | |
| Yue-Yu et al. | A proposal for a temperature and strain sensor, based on OAM interference in few-mode fibers | |
| RU2386105C1 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для измерения вектора поперечной деформации | |
| Kozieł | An improved algorithm for polarisation plane rotation angle measurement |