Метод и аппаратура для регистрации акустической эмиссии и деформаций композитного графит-эпоксидного материала на основе анализа амплитудно-фазовых характеристик сигнала волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.01, кандидат наук Ефимов, Михаил Евгеньевич

• Ефимов, Михаил Евгеньевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Ефимов, Михаил Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава. 1. Обзор современной литературы

1.1. Методы неразрушающего контроля композитных материалов

1.1.1. Существующие методы неразрушающего контроля композитных материалов

1.1.2. Преимущества и недостатки встраивания датчиков в материал

1.1.3. Текущая тенденция применения волоконно-оптических датчиков для осуществления неразрушающего контроля в композитных материалах

1.2. Основные схемы волоконно-оптических измерительных систем

1.3. Источники излучения, использующиеся для опроса волоконно-оптических измерительных систем

1.3.1. Полупроводниковые лазерные источники

1.3.2. Полупроводниковые лазерные источники VCSEL

Выводы по главе 1

Глава. 2. Поиск путей создания волоконно-оптического регистратора сигналов акустической эмиссии в графит-эпоксидном композитном материале

2.1. Создание и исследование нового метода опроса двухлучевого интерферометра

2.2. Исследование возможности создания вспомогательной фазовой модуляции

для предложенного метода опроса двухлучевого интерферометра

Выводы по главе 2

Глава 3. Экспериментальное исследование волоконно-оптического регистратора сигналов акустической эмиссии в композитном графит-эпоксидном материале

3.2. Экспериментальное исследование волоконно-оптического датчика акустической эмиссии

3.3. Оценка влияния встраивания разрабатываемого волоконно-оптического датчика в структуру композитной графит-эпоксидной пластины на его

чувствительность к внешним воздействиям

Выводы по главе 3

Глава 4. Метод измерения деформаций с помощью с помощью предложенного метода импульсного опроса и волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо

4.1. Математический анализ предлагаемого метода и определение требований, предъявляемых к системам измерения деформаций

4.2. Принцип работы метода измерения деформаций

4.3. Компьютерное моделирование метода измерения деформаций конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала с помощью предложенного метода импульсного опроса и волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо

4.4. Экспериментальное исследование метода измерения деформаций

Вывод по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК РАБОТ АВТОРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и аппаратура для регистрации акустической эмиссии и деформаций композитного графит-эпоксидного материала на основе анализа амплитудно-фазовых характеристик сигнала волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Последние несколько десятилетий все более активно применяются различные композитные материалы. Их широкое распространение во многих отраслях, таких как космо- и авиастроение, архитектура, судостроение и других, обусловлено большим количеством преимуществ современных композитных материалов перед металлами [1,2]. Например, графит-эпоксидные композитные материалы, широко применяемые в космо- и авиастроении, обладают характеристиками прочности и жесткости, аналогичными высококачественным сталям, но при этом вес композита составляет не более 20 процентов от веса сталей, а также обладают нулевым или почти нулевым коэффициентом теплового расширения [3].

Из-за сложной структуры композитных материалов прогноз их поведения в процессе эксплуатации и при появлении дефектов очень затруднен, поэтому для контроля характеристик композитных материалов широко применяется неразрушающий контроль. Использование неразрушающего контроля позволяет оценивать характеристики, определять местоположение возникающих дефектов, выявлять недостатки и тем самым предотвращать возможные аварийные ситуации.

Существует большое количество методов неразрушающего контроля, позволяющих производить контроль как поверхности материала, так и его внутренней структуры. Наиболее информативным методом неразрушающего контроля, позволяющим производить пассивный контроль всей структуры материала, считается метод акустической эмиссии, который заключается в регистрации акустических сигналов возникающих при нарушении физических свойств исследуемых материалов, т.е. возникает акустико-эмиссионный сигнал, вызванный необратимой деформацией и разрушением внутренней структуры материала, в частности разрывом одной или нескольких армирующих нитей. При регистрации сигналов акустической эмиссии, в зависимости от их количества принимается решение либо о выводе детали из эксплуатации, либо о

продолжении ее эксплуатации, если величина отклонения показаний находится в допустимых пределах.

В качестве датчиков акустической эмиссии ранее применялись традиционные пьезоэлектрические преобразователи, но из-за недостатков пьезоэлектрических преобразователей, таких как низкая надежность в экстремальных условиях, подверженность электромагнитным воздействиям, необходимость электрического питания, относительно большие размеры, сложность мультиплексирования и высокая стоимость, все больше систем акустико-эмиссионного контроля создаются на основе волоконно-оптических датчиков, лишенных этих недостатков. Кроме того, малые размеры волоконно-оптических датчиков позволяют производить их встраивание в структуру композитных графит-эпоксидных материалов практически без изменения их прочностных характеристик [4-6].

Помимо акустико-эмиссионного контроля, зачастую необходим и контроль деформаций исследуемого конструкционного элемента. Исследования деформаций конструкций из композитных материалов чрезвычайно важны для предотвращения катастрофических сбоев в различных структурах. Продолжительный мониторинг деформаций также помогает в определении и ограничении предельных деформаций подобных структур, которые могут приводить к необратимым изменениям механических свойств.

Волоконно-оптические датчики получили широкое распространение в сфере неразрушающего контроля деформаций конструкций из композитных материалов ввиду их малых размеров, электробезопасности и прочих преимуществ, описанных ранее. Наиболее распространенным видом систем контроля деформаций являются системы, основанные на определении спектральных параметров волоконных брэгговских решеток [7-12], это обусловлено легкостью их мультиплексирования, линейности, малых размеров и относительно низкой стоимости, что позволяет использовать большое количество датчиков для более точной оценки величины и характера деформаций.

Целью настоящей работы является создание метода и аппаратуры для регистрации акустической эмиссии и деформаций композитного графит-эпоксидного материала на основе анализа амплитудно-фазовых характеристик сигнала волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ существующих методов и аппаратуры используемых для регистрации акустической эмиссии и деформаций композитного графит-эпоксидного материала и используемых для этих целей волоконно-оптических регистраторов;

- выбрать оптимальную оптическую схему регистратора сигналов акустической эмиссии и создать метод ее опроса;

- исследовать возможность применения полупроводникового поверхностно излучающего лазерного источника с вертикальным резонатором для предложенного метода опроса и создания с помощью него вспомогательной фазовой модуляции в регистраторе, построить компьютерную модель;

- создать экспериментальный образец волоконно-оптического регистратора сигналов акустической эмиссии, возникающих в композитном графит-эпоксидном материале при возникновении в нем дефектов и провести экспериментальное исследование возможности регистрации акустических сигналов от источников, выделенных в первой главе диссертации;

- создать, исследовать и реализовать метод измерения растяжений-сжатий конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала с помощью предложенного метода импульсного опроса и волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

1. Предложен и реализован оригинальный метод опроса волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо, позволяющий производить гомодинирование несущей с модуляцией по фазе (пат. №RU 2624837 от 01.04.2016). Предложенный метод обеспечивает возможность измерения интенсивности интерференционного оптического сигнала, приходящего с

волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо. Демодуляция полученного интерференционного сигнала осуществляется с помощью существующих алгоритмов, отличительной особенностью которых является отсутствие зависимости между амплитудой выходного сигнала и положением рабочей точки интерферометра. Таким образом, предлагается решить проблему необходимости стабилизации рабочей точки интерферометра, изменяющейся при внешних воздействиях на интерферометр Фабри-Перо, для получения достоверных и воспроизводимых значений амплитуды выходного фазового сигнала.

2. Построена компьютерная модель и реализован метод создания вспомогательной фазовой модуляции в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемого с помощью предложенного импульсного метода. Вспомогательная фазовая создавалась с помощью частотно-импульсной модуляции полупроводникового поверхностно излучающего лазерного источника с вертикальным резонатором.

3. Экспериментально исследован образец волоконно-оптического регистратора сигналов акустической эмиссии, основанный на детектировании изменения разности фаз в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемом предложенным импульсным методом. Амплитуда выходного сигнала регистратора не зависит от положения рабочей точки интерферометра и флуктуаций мощности оптического излучения, что обеспечивает воспроизводимость от измерения к измерению и сохраняемость амплитуд получаемых фазовых сигналов в течении времени измерения.

4. Предложен, реализован и экспериментально исследован метод измерения относительных удлинений конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала посредством измерения оптической разности хода лучей в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, закрепленного на их поверхности. Предложенный метод позволяет производить измерения постоянных и переменных относительных удлинений конструкционных элементов в реальном времени вместе с их акустико-эмиссионным контролем с

помощью единственного волоконно-оптического регистратора с СКО собственных шумов экспериментального образца не превышающим 10 мкм/м.

Практическое значение работы состоит в следующем:

1. Разработан, создан и исследован оригинальный метод импульсного опроса волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо, позволяющий производить гомодинирование несущей с модуляцией по фазе и как следствие использовать алгоритмы демодуляции не чувствительные к положению рабочей точки интерферометра и флуктуациям оптической мощности оптического излучения.

2. Построена компьютерная модель, реализован и исследован метод создания вспомогательной фазовой модуляции с помощью полупроводникового поверхностно излучающего лазерного источника с вертикальным резонатором в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемом предложенным методом. Использован алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления функции арктангенса не чувствительный к положению рабочей точки интерферометра и флуктуациям оптической мощности оптического излучения.

3. Создан и экспериментально исследован образец волоконно-оптического регистратора сигналов акустической эмиссии, основанный на детектировании изменения разности фаз в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемом предложенным импульсным методом. В результате экспериментального исследования, было получено соотношение сигнал/шум величиной, превышающее 10 дБ от воздействия имитатора сигналов акустической эмиссии Су-Нильсена на пластину из графит-эпоксидного композитного материала в полосе частот от 10 до 210 кГц. Собственные шумы экспериментального образца составили 15 мкрад/^Гц.

4. Разработан, создан и исследован метод измерения растяжений-сжатий конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала с помощью измерения оптической разности хода лучей в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо. Предложенный метод позволяет производить измерения постоянных и переменных относительных удлинений

конструкционных элементов в реальном времени вместе с их акустико-эмиссионным контролем с помощью единственного волоконно-оптического регистратора с СКО собственных шумов экспериментального образца не превышающим 10 мкм/м.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Метод импульсного опроса волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо, позволяющий производить гомодинирование несущей с модуляцией по фазе.

2. Зарегистрированы сигналы изменения разности фаз в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемом предложенным методом с применением вспомогательной фазовой модуляции на основе частотно -импульсной модуляции VCSEL, от воздействия имитатора сигналов акустической эмиссии Су-Нильсена на пластину из графит-эпоксидного композитного материала с соотношением сигнал/шум более 10 дБ в полосе частот от 10 до 210 кГц.

3. Метод измерения оптической разности хода лучей в волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо, опрашиваемом предложенным импульсным методом, для оценки величины растяжений-сжатий конструкционных элементов из композитного графит-эпоксидного материала, позволивший зарегистрировать деформацию в полосе частот до 25 кГц.

4. Получена экспериментальная зависимость амплитуды фазовой модуляции с помощью предложенного метода импульсного опроса и волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо от величины деформации пластины из композитного графит-эпоксидного материала в диапазоне относительных удлинений оптического волокна до 800 мкм/м со среднеквадратичным отклонением собственных шумов измерительной схемы, не превышающим 10 мкм/м.

Достоверность полученных результатов подтверждена сравнением их с ранее опубликованными экспериментальными данными, использованием традиционных

методов измерений деформаций и генерации сигналов акустической эмиссии, а также использованием стандартного оборудования.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на III и IV Всероссийских конгрессах молодых ученых (Санкт-Петербург, РФ, 2013-2015); на XLIV, XLV, XLVI научных и учебно-методических конференциях Университета ИТМО (Санкт-Петербург, РФ, 2014-2017); на международной конференции молодых ученых и специалистов «0ПТИКА-2015» (Санкт-Петербург, РФ, 2015); на международной научно-практических конференции «Sensorica - 2015» (Санкт-Петербург, РФ, 2015).

Внедрение результатов. Результаты настоящего исследования используются на кафедре Световодной фотоники Университета ИТМО при выполнении совместных работ с Инжиниринговым центром волоконной оптики АУ «Технопарк-Мордовия» и Научно-инновационным центром «Институт развития исследований, разработок и трансферта технологий» ООО НИЦ «ИРТ»

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 статьях в журналах, входящих в список ВАК (из них 3, индексируемые базами цитирования Scopus и Web of Science). Полный список публикаций по теме диссертации приведен в конце диссертационной работы и составляет 1 1 наименований. По результатам диссертационного исследования получен 1 патент.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок и 6 таблиц, список цитированной литературы представлен 193 наименованиями.

Глава. 1. Обзор современной литературы

1.1. Методы неразрушающего контроля композитных материалов

На данный момент, с активным развитием различных композитных материалов и их сочетаний, возникает проблема предсказания их старения и поведения в различных условиях эксплуатации, что обуславливает необходимость контроля эксплуатационных параметров композитных материалов в процессе их эксплуатации. Композитные материалы получили широкое распространение из-за набора свойств, отражающих не только исходные характеристики составляющих его компонентов, но и новые свойства, которыми отдельные компоненты не обладают. Например, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композитных материалах, в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.

Важнейшим компонентом композита, обеспечивающим монолитность композита, фиксирующим форму изделия и взаимное расположение армирующих нитей, распределяющим действующие напряжения по объему материала, обеспечивая равномерную нагрузку на волокна и её перераспределение при разрушении части волокна является матрица. Иллюстрация состава композитного материала и наследование свойств составных частей приведена на рис. 1.1.

а

Б

+

Графитовые Эпоксидная Графит-эпоксидный

армирующие нити матрица композитный материал

- Высокая прочность - Высокий модуль сдвига

- Высокая жесткость - Низкая плотность

- Низкая плотность

- Высокая прочность

- Высокая жесткость

- Высокий модуль сдвига

- Низкая плотность

Рисунок 1.1 Состав композитного материала [2]

В термореактивных слоистых композитах, фенольные, меламиновые и эпоксидные смолы используются в качестве клеевой основы, в то время как бумага, хлопчатобумажная ткань, стекловолокно и асбест являются основными армирующими материалами. В случае пластиков, армируемых стекловолокном, в качестве клеевой основы используются полиэстеровые и эпоксидные смолы, а в качестве армирующих материалов - силиконы и полиимиды.

Одной из основных проблем современного машиностроения считается улучшение эксплуатационных характеристик материалов конструкционных элементов. В то время как увеличение прочности большинства материалов ведет к резкому снижению их пластичности, характеристики композитных материалов могут быть подобраны таким образом, чтобы удовлетворить большинству современных требований, предъявляемых к конструкционным материалам. Такие материалы использовались для удовлетворения различных требований, от минимального веса, до высокой жесткости структуры [1].

Графит-эпоксидные композитные материалы активно применяются в космо- и авиастроении, архитектуре, а также во многих других отраслях. Такая заинтересованность в этом типе материала вызвана его механической характеристикой отношения высокой прочности/жесткости к весу и нулевым или практически нулевым коэффициентом теплового расширения.

По сравнению с металлами, композитные материалы с полимерной матрицей (PMC) обладают такими преимуществами как более высокая удельная прочность и жесткость, легкость изготовления и стойкость к коррозии. Так, например, графит-эпоксидные композитные материалы могут обладать невероятной жесткостью и прочностью, аналогичными характеристикам высококачественных сталей, но при этом они составляют менее 20 процентов от их веса. График сравнения предела усталости графит-эпоксидного композиционного материала и сплава алюминия 7075-Т6 приведен на рис. 1.2.

1.00 — 0.75 0.50 -0.25 -0 —

102 10з 104 Ю5 10б ю?

Количество циклов напряжений до разрушения

Рисунок 1.2 Сравнение предела усталости графит-эпоксидного композитного

материала и алюминия 7075-Т6 [2]

Предел усталости является механической характеристикой и заключается в количестве наибольших напряжений циклического характера, которое материал может выдержать повторно N раз без разрушения.

Хотя композитные материалы не "ржавеют" в привычном смысле этого слова, механические свойства композитов могут со временем ухудшаться под воздействием различных факторов окружающей среды, включая влагу, химикаты, свет и температуру.

Была обнаружена подверженность полимерных композитных материалов электрохимической коррозии. Это может произойти при гальванической связи композита с практически любым другим металлом (например, сталью, алюминием) в присутствии влаги и ионов [13,14]. Из-за электрохимических свойств графита, эта связь может приводить к увеличению скорости коррозии металла и повреждению поверхности композитного волокна/матрицы в результате катодной реакции (восстановления кислорода), которая происходит в графитовых волокнах.

На основе данных, приведенных в работах [2,15-19] можно отметить следующие преимущества и недостатки композитных материалов:

Таблица 1. 1 Преимущества и недостатки композитных материалов

Преимущества Недостатки

малые массогабаритные параметры невидимые повреждения

неподверженность коррозии большая стоимость материала

невозможность предсказания величины

устойчивость к усталости и характера изменения свойств в процессе эксплуатации

сложный процесс локализации и

настраиваемые механические свойства ремонта дефектов возникающих в процессе эксплуатации

меньшая стоимость сборки (меньше крепежных элементов и т. д.) необходимость изоляции металлов для предотвращения гальванической коррозии материала

высокое соотношение прочности к весу

неподверженность коррозии

гибкость конструкций - позволяет с

легкостью придавать конструкции сложные формы необходимость изоляции алюминия

высокая радиопрозрачность для предотвращения гальванической коррозии материала

низкая теплопроводность

стабильность геометрии вне

зависимости от внешних условий

долговечность

Существенной проблемой композитных материалов является невозможность

предсказания их поведения в процессе эксплуатации и срока службы. Так как из-

за их нелинейной структуры очень сложно математически рассчитать и спрогнозировать их возможные дефекты, которые могут появиться в процессе их эксплуатации, необходимо производить постоянный мониторинг целостности композитного материала во избежание возникновения аварийных ситуаций.

1.1.1. Существующие методы неразрушающего контроля композитных материалов

Неразрушающий контроль (НК) - контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации [20].

Например, в случае осуществления неразрушающего контроля методом акустической эмиссии (АЭ), который заключается в регистрации акустических сигналов возникающих при нарушении физических свойств исследуемых материалов, т.е. возникает акустико-эмиссионный сигнал, вызванный необратимой деформацией и разрушением внутренней структуры материала, в частности разрывом одной или нескольких армирующих нитей. При регистрации сигналов АЭ, в зависимости от количества таких сигналов принимается решение либо о выводе детали из эксплуатации, либо о продолжении ее эксплуатации, если величина отклонения показаний находится в допустимых пределах.

Успешный неразрушающий контроль позволяет определять местоположение и оценивать характеристики материала и выявлять недостатки, которые в противном случае могли бы привести к крушению самолетов, сбою реакторов, сходу поездов с рельс, разрыву трубопроводов и разнообразным другим менее заметным, но тревожным событиям.

Методы неразрушающего контроля могут быть применены к композитам, металлам, пластикам, керамике и металлокерамике, с целью обнаружения трещин, внутренних пустот, поверхностных полостей, расслоения, дефектных сварных швов и в целом любых дефектов, которые могут привести к преждевременному разрушению материала.

В таблице 1.2 приведены основные методы неразрушающего контроля, их возможности и ограничения.

Таблица 1.2 Основные методы неразрушающего контроля

Метод Возможности обнаружения Ограничения

визуальный осмотр макроскопические поверхностные дефекты сложность обнаружения небольших дефектов, невозможность обнаружения внутренних дефектов

микроскопический малые поверхностные дефекты неприменимо для больших структур или обнаружения внутренних дефектов

рентгенография внутренние дефекты минимально обнаружимый дефект ~2% от толщины; неприменимо для непористых материалов

жидкостное проникновение (красителя) поверхностные дефекты невозможность обнаружения внутренних дефектов непористых материалов

ультразвуковой внутренние дефекты материал должен обладать хорошей звукопроводимостью

магнитными частицами подповерхностные / поверхностные дефекты и дефекты слоев ограниченная способность подповерхностного детектирования (только для ферромагнетиков)

токовихревой подповерхностные / поверхностные дефекты сложность интерпретации в некоторых случаях; (только для металлов)

акустическая эмиссия позволяет анализировать всю структуру сложность интерпретации; высокая стоимость оборудования

Из всех приведенных в таблице 1.2 методов НК, только метод акустической

эмиссии позволяет анализировать всю структуру материала, т.е. позволяет регистрировать дефекты вне зависимости от места их возникновения. При

деформации материала в процессе его эксплуатации происходят структурные изменения, источником акустических сигналов при этом являются пластическая деформация, возникновение трещины и ее разрастание, образование пузырьков во время кавитационного "кипения", трение и износ поверхностей скольжения. Этот метод заключается в детектировании сигналов, источником которых является сам материал, то есть этот метод пассивен. В отличие от других методов НК, акустико-эмиссионный обнаруживает движение дефекта, а не статические геометрические неоднородности, вызванные наличием дефектов, т.е. метод АЭ обнаруживает более опасные - развивающиеся дефекты.

На основании данных приведенных в работах [21-24] основными преимуществами метода акустической эмиссии перед традиционными методами неразрушающего контроля являются:

1. Интегральность - при использовании одного или нескольких датчиков, установленных на поверхности или внутри объекта, можно производить контроль всего материала целиком;

2. Не требует тщательной подготовки поверхности объекта контроля, в отличие от методов, предусматривающих излучение в объект какой-либо энергии. Следовательно, качество контроля не зависит от качества поверхности объекта или качества его обработки;

3. Пассивность - регистрация и обнаружение развивающихся эффектов, что позволяет классифицировать дефекты по степени их опасности для целостности материала;

4. Дистанционность метода - возможность проведения контроля на удалении оператора от исследуемого объекта;

5. Возможность оценки технического состояния в режиме реального времени, что позволяет предотвратить аварийное разрушение;

6. Высокое соотношение эффективность/стоимость.

Ранее, самым распространенным был ультразвуковой метод неразрушающего контроля, производимый с помощью пьезоэлектрических преобразователей [2527]. Однако использование пьезоэлектрических преобразователей имеет свои

недостатки, такие как низкая надежность в экстремальных условиях, подверженность электромагнитным воздействиям, необходимость электрического питания, относительно большие размеры, сложность мультиплексирования и высокая стоимость.

Для оценки геометрических неоднородностей, вызванных дефектами, как правило, используется ультразвуковой метод неразрушающего контроля, для этого зачастую используются те же датчики, что и для детектирования акустической эмиссии.

Как было отмечено ранее, сигнал акустической эмиссии возникает при определенной деформации композиционного материала и для увеличения срока службы, может быть применена система контроля деформаций. Такая система позволит производить мониторинг деформации композитного материала, а также может быть использована для предотвращения критических ситуаций, посредством ограничения условий эксплуатации исходя из пороговых значений деформации. Такие системы очень широко используются в аэрокосмической области, где оценка формы отклонения крыла во время полета позволяет осуществлять мониторинг легких аэроупругих систем непосредственно во время полета [8,11,28-31].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ефимов, Михаил Евгеньевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Shi J. Composite materials in aerospace design // Materials & Design. 1996. Vol. 17, № 1. P. 56.

2. Cairns D.S., Wood L.A. Composite Materials for Aircraft Structures // Industrial Engineering. 2009.

3. Lukez R. The Use of Graphite/Epoxy Composite Structures in Space Applications. 1987. P. 11.

4. Skontorp A. Structural Integrity of Quasi-Isotropic Composite Laminates with Embedded Optical Fibers // Journal of Reinforced Plastics and Composites. TECHNOMIC PUBLISHING CO., INC.851 New Holland Avenue, Box 3535, Lancaster, PA, 17604, USA, 2000. Vol. 19, № 13. P. 1056-1077.

5. Pan X., Liang D., Li D. Optical fiber sensor layer embedded in smart composite material and structure // Smart Materials and Structures. IOP Publishing, 2006. Vol. 15, № 5. P. 1231-1234.

6. Skontorp A. Composites with embedded optical fibers at structural details with inherent stress concentrations // Journal of Composite Materials. 2002. Vol. 36, № 22. P. 2501-2515.

7. Djinovic Z., Tomic M., Stojkovic M. A comparative analysis of FBG and low-coherence fiber-optic sensors for SHM of composite structures // Smart Sensor Phenomena, Technology, Networks, and Systems Integration 2013. 2013. Vol. 8693. P. 1-12.

8. Méndez A., Csipkes A. Overview of fiber optic sensors for NDT applications // RILEM Bookseries. 2012. Vol. 6. P. 179-184.

9. Hu C., Yu Z., Wang A. An all fiber-optic multi-parameter structure health monitoring system // Optics Express. 2016. Vol. 24, № 18. P. 20287.

10. Leng J., Asundi A. Structural health monitoring of smart composite materials by using EFPI and FBG sensors // Sensors and Actuators, A: Physical. 2003. Vol. 103, № 3. P. 330-340.

11. Sante R. Di, Di Sante R., Raffaella. Fibre Optic Sensors for Structural Health Monitoring of Aircraft Composite Structures: Recent Advances and Applications

// Sensors. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2015. Vol. 15, № 8. P. 18666-18713.

12. Majumder M. et al. Fibre Bragg gratings in structural health monitoring-Present status and applications // Sensors and Actuators, A: Physical. 2008. Vol. 147, № 1. P. 150-164.

13. Tucker W.C., Brown R., Russell L. Corrosion Between a Graphite/Polymer Composite and Metals // Journal of Composite Materials. 1990. Vol. 24, № 1. P. 92-102.

14. Taylor S.R., Wall F.D., Cahen G.L. The Detection and Analysis of Electrochemical Damage in Bismaleimide/Graphite Fiber Composites // Journal of The Electrochemical Society. The Electrochemical Society, 1996. Vol. 143, № 2. P. 449.

15. Kachlakev D. Strenghting Bridges Using Composite Materials. Oregon: Oregon State University, 1998. 186 p.

16. Chawla K. Composite materials // Composites. second. Annapolis, Maryland 21403: Eric Greene Associates, Inc., 1978. Vol. 9, № 4. 294 p.

17. Shenoi R.A. et al. Composite Materials for Marine Applications: Key Challenges for the Future // Composite Materials. 2011. P. 69-89.

18. Pauly C.C., Taylor R., Gomez J. Environmental durability of graphite/epoxy composites:the combined effects of moisture,cathodic polarization, and stress. 2002. № June. P. 1-57.

19. Sobhan M.A. Japan-Bangladesh Joint Seminar on Advances in Bridge Engineering Scope of application of composite materials in bridge construction from Bangladesh perspective. 2005.

20. Hellier C.J. Introduction to nondestructive testing // Handbook of Nondestructive Evaluation. 2003. P. 1.1-1.27.

21. Grosse C.U., Ohtsu M. Acoustic emission testing: Basics for Research-Applications in Civil Engineering // Acoustic Emission Testing: Basics for Research-Applications in Civil Engineering. 2008. 1-404 p.

22. Beattie A.G. Acoustic Emission Non-Destructive Testing of Structures using

Source Location Techniques. 2013. № September. P. 128.

23. Michlmayr G. et al. Fiber-optic high-resolution acoustic emission (AE) monitoring of slope failure // Landslides. 2017. Vol. 14, № 3. P. 1139-1146.

24. Bashkov O. V. et al. Detecting acoustic-emission signals with fiber-optic interference transducers // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2017. Vol. 53, № 6. P. 415-421.

25. Cheng L., Tian G.Y. Comparison of nondestructive testing methods on detection of delaminations in composites // Journal of Sensors. 2012. Vol. 2012.

26. El Kouche A., Hassanein H.S. Ultrasonic non-destructive testing (NDT) using wireless sensor networks // Procedia Computer Science. 2012. Vol. 10. P. 136143.

27. Ludwig R., Lord W. A Finite-Element Formulation for the Study of Ultrasonic NDT Systems // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 1988. Vol. 35, № 6. P. 809-820.

28. Kahandawa G.C. et al. Use of FBG sensors for SHM in aerospace structures // Photonic Sensors. 2012. Vol. 2, № 3. P. 203-214.

29. Ko W.L., Richards W.L., Tran V.T. Displacement Theories for In-Flight Deformed Shape Predictions of Aerospace Structures. 2007. № October. P. 83.

30. Derkevorkian A. et al. Strain-Based Deformation Shape-Estimation Algorithm for Control and Monitoring Applications // AIAA Journal. 2013. Vol. 51, № 9. P. 2231-2240.

31. Lee J.-R. et al. In-flight health monitoring of a subscale wing using a fiber Bragg grating sensor system // Smart Materials and Structures. 2003. Vol. 12. P. 147155.

32. Ghezzo F., Nemat-Nasser S. Effects of embedded SHM sensors on the structural integrity of glass fiber/epoxy laminates under in-plane loads // Proc. SPIE. 2007. Vol. 6530. P. 65300V-65300V-6.

33. Huang Y., Nemat-Nasser S. Structural Integrity of Composite Laminates with Embedded Micro- sensors // Proc. Of SPIE. 2007. Vol. 6530, № 6530. P. 6530065300.

34. Schaaf K., Nemat-Nasser S. Optimization of sensor introduction into laminated composite materials / ed. Tomizuka M. International Society for Optics and Photonics, 2008. Vol. 6932. P. 69321Y.

35. Zhou G., Sim L.M. Damage detection and assessment in fibre-reinforced composite structures with embedded fibre optic sensors-review // Smart Materials and Structures. 2002. Vol. 11, № 6. P. 925-939.

36. Takeda N. et al. Development of smart composite structures with small-diameter fiber Bragg grating sensors for damage detection: Quantitative evaluation of delamination length in CFRP laminates using Lamb wave sensing // Composites Science and Technology. 2005. Vol. 65, № 15-16 SPEC. ISS. P. 2575-2587.

37. Tsuda H. Ultrasound and damage detection in CFRP using fiber Bragg grating sensors // Composites Science and Technology. 2006. Vol. 66, № 5. P. 676-683.

38. Lee J.R., Tsuda H., Koo B.Y. Single-mode fibre optic Bragg grating sensing on the base of birefringence in surface-mounting and embedding applications // Optics and Laser Technology. 2007. Vol. 39, № 1. P. 157-164.

39. Hartmut Vallen. AE Testing - Fundamentals, Equipment, Applications. Munich, 2002.

40. Chen Z., Ansari F. Fiber optic acoustic emission distributed crack sensor for large structures // Journal of Structural Control. 2000. Vol. 7, № 1. P. 119-129.

41. Borinski J.W. et al. Fiber-optic acoustic-emission sensors and detection / ed. Baaklini G.Y., Nove C.A., Boltz E.S. International Society for Optics and Photonics, 2000. Vol. 3993. P. 92-96.

42. de Oliveira R., Ramos C.A., Marques A.T. Health monitoring of composite structures by embedded FBG and interferometric Fabry-Perot sensors // Computers and Structures. 2008. Vol. 86, № 3-5. P. 340-346.

43. Zhao J. hai et al. Stabilized fiber-optic extrinsic Fabry-Perot sensor system for acoustic emission measurement // Optics and Laser Technology. 2008. Vol. 40, № 6. P. 874-880.

44. Liang S. et al. Fiber-optic intrinsic distributed acoustic emission sensor for large structure health monitoring // Optics Letters. 2009. Vol. 34, № 12. P. 1858.

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

Stuurman N., Vale R.D. Impact of new camera technologies on discoveries in cell biology // Biological Bulletin. 2016. Vol. 231, № 1. P. 5-13. Giallorenzi T.G. Fiber Optic Sensors // 1980 Ultrasonics Symposium. 1980. 702709 p.

Culshaw B., Kersey A. Fiber-optic sensing: A historical perspective // Journal of Lightwave Technology. 2008. Vol. 26, № 9. P. 1064-1078. Grattan K.T.V., Sun T. Fiber optic sensor technology: an overview // Sensors and Actuators A: Physical. 2000. Vol. 82, № 1-3. P. 40-61.

Udd E. An overview of fiber-optic sensors // Review of Scientific Instruments. 1995. Vol. 66, № 8. P. 4015-4030.

Pospisilova M., Kuncova G., Trögl J. Fiber-optic chemical sensors and fiber-optic

bio-sensors // Sensors (Switzerland). 2015. Vol. 15, № 10. P. 25208-25259.

Yu F.T.S., Yin S. Fiber Optic Sensors // New York. CRC Press, 2002.

Sumathi M., Pratheep R. Intensity Based Fiber Optic Deflection Sensor. 2009.

Fidanboylu, Efendioglu H.S. Fiber optic sensors and their applications //

Symposium A Quarterly Journal In Modern Foreign Literatures. 2009. P. 1-6.

Kirkendall C.K., Dandridge A. Overview of high performance fibre-optic sensing

// Journal of Physics D: Applied Physics. 2004. Vol. 37, № 18.

Udd E., Spillman Jr W.B. Fiber Optic Sensors / ed. Udd E., Spillman W.B.

Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2011. 451-462 p.

McGarrity C., Jackson D.A. Multiplexing and demodulation of fiber optic-based

interferometric sensors using an integrated-optic amplitude /phase modulator //

Fiber and Integrated Optics. 1997. Vol. 16, № 3. P. 261-268.

Лиокумович Л.Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения.

Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета, 2007.

Digonnet M.J.F. et al. Acoustic Fiber Sensor Arrays // second Europian

workshope on optical fiber sensors. 2004. Vol. 5502. P. 39-50.

Belikin M.N. et al. Experimental comparison of homodyne demodulation

algorithms for phase fiber-optic sensor // Scientific and Technical Journal of

Information Technologies, Mechanics and Optics. 2015. Vol. Vol. 15, № No 6. P.

1008-1014.

60. Dandridge A., Tveten A.B., Giallorenzi T.G. Homodyne Demodulation Scheme for Fiber Optic Sensors Using Phase Generated Carrier // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1982. Vol. 30, № 10. P. 1635-1641.

61. Kersey a D., Dandridge a, Tveten a B. Time-division multiplexing of interferometric fiber sensors using passive phase-generated carrier interrogation. // Optics letters. 1987. Vol. 12, № 10. P. 775-777.

62. Nash P.J., Cranch G.A. Large-scale multiplexed fiber optic arrays for geophysical applications // Proc SPIE. 2000. Vol. 4202. P. 55-65.

63. Cranch G.A., Nash P.J., Kirkendall C.K. Large-scale remotely interrogated arrays of fiber-optic interferometric sensors for underwater acoustic applications // IEEE Sensors Journal. 2003. Vol. 3, № 1. P. 19-30.

64. Huang S.C. et al. Crosstalk analysis and system design of time-division multiplexing of polarization-insensitive fiber optic michelson interferometric sensors // Journal of Lightwave Technology. 1996. Vol. 14, № 6. P. 1488-1500.

65. Huang S.C., Lin W.W., Chen M.H. Cross-talk analysis of time-division multiplexing of polarization-insensitive fiber-optic Michelson interferometric sensors with a 3 x 3 directional coupler // Applied optics. 1997. Vol. 36, № 4. P. 921-933.

66. Colombo V.G., Ponzio V.G. Polarization Stabilizer for Polarization-Division Multiplexed Optical Systems // Lightwave. 2007. № 1. P. 2-3.

67. Luo L.W. et al. WDM-compatible mode-division multiplexing on a silicon chip // Nature Communications. 2014. Vol. 5.

68. Richardson D.J., Fini J.M., Nelson L.E. Space-division multiplexing in optical fibres // Nature Photonics. 2013. Vol. 7, № 5. P. 354-362.

69. Golub M.A., Shwartz S., Ruschin S. Space-Division Multiplexing of Coherent Beams by Diffractive Optical Elements // Optical Fiber Communication Conference/National Fiber Optic Engineers Conference 2013. 2013. P. JW2A.29.

70. De Souza E. a et al. Wavelength-division multiplexing with femtosecond pulses. // Optics letters. 1995. Vol. 20, № 10. P. 1166-1168.

71. Jia D. et al. Optical fiber amplifiers for space-division multiplexing // Frontiers of Optoelectronics. 2012. Vol. 5, № 4. P. 351-357.

72. Iniewski K., McCrosky C., Minoli D. Wavelength-Division Multiplexing // Network Infrastructure and Architecture. 2007. P. 87-110.

73. Shieh W., Athaudage C. Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing // Electronics Letters. 2006. Vol. 42, № 10. P. 587.

74. Cooper D.J.F., Coroy T., Smith P.W.E. Time-division multiplexing of large serial fiber-optic Bragg grating sensor arrays // Applied Optics. 2001. Vol. 40, № 16. P. 2643.

75. Huo L. et al. Optical time-division multiplexing signal processing using electro-optic modulators // Photonic Network Communications. 2016. Vol. 32, № 2. P. 197-203.

76. Tucker R.S., Eisenstein G., Korotky S.K. Optical Time-Division Multiplexing For Ver High Bitrate Transmission // Journal of Lightwave Technology. 1988. Vol. 6, № 11. P. 1737-1749.

77. Perlicki K. Polarization division multiplexing system quality in the presence of polarization effects // Optical and Quantum Electronics. 2009. Vol. 41, № 14-15. P. 997-1006.

78. Yao X.S., Yan L. Polarization management for polarization-division-multiplexing and coherent detection systems // LEOS Summer Topical Meeting. 2008. P. 147148.

79. Brooks J.L. et al. Coherence Multiplexing of Fiber-Optic Interferometric Sensors // Journal of Lightwave Technology. 1985. Vol. 3, № 5. P. 1062-1072.

80. Butler D.L. Space-Division Multiplexing (SDM) Technology for Short-Reach Fiber Optic Systems // Optical Fiber Communication Conference. 2016. P. Tu3I.1.

81. Farahi F. et al. Coherence multiplexing of remote fibre optic fabry-perot sensing system // Optics Communications. 1988. Vol. 65, № 5. P. 319-321.

82. Orishaba D. et al. Implementation of a wavelength division multiplexing and bidirectional optic fiber link iLab // Proceedings of the 9th International Conference on Information Technology, ITNG 2012. 2012. P. 464-465.

83. Yao X.S. et al. All-optic scheme for automatic polarization division demultiplexing. // Optics express. 2007. Vol. 15, № 12. P. 7407-7414.

84. Xu W. et al. Fiber-optic distributed sensor based on a Sagnac interferometer with a time delay loop for detecting time-varying disturbance // Microwave and Optical Technology Letters. 2009. Vol. 51, № 11. P. 2564-2567.

85. Berdague S., Facq P. Mode division multiplexing in optical fibers. // Applied optics. 1982. Vol. 21, № 11. P. 1950-1955.

86. Kubota H., Morioka T. Few-mode optical fiber for mode-division multiplexing // Optical Fiber Technology. 2011. Vol. 17, № 5. P. 490-494.

87. Stern B. et al. Integrated Switch for Mode-Division Multiplexing (MDM) and Wavelength-Division Multiplexing (WDM) // Cleo: 2015. 2015. № Mdm. P. STh1F.2.

88. Ryf R. et al. Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6x6 MIMO processing // Journal of Lightwave Technology. 2012. Vol. 30, № 4. P. 521-531.

89. Sillard P. et al. 50^m multimode fibers for mode division multiplexing // European Conference on Optical Communication, ECOC. 2015. Vol. 2015-Novem.

90. Hanzawa N. et al. Demonstration of mode-division multiplexing transmission over 10 km two-mode fiber with mode coupler // 2011 Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference. 2011. № c. P. 1-3.

91. Wang C.-Y. et al. Direct-detection polarization division multiplexed orthogonal frequency-division multiplexing transmission systems without polarization tracking // Optics Letters. 2012. Vol. 37, № 24. P. 5070.

92. Meijerink A., Taniman R.O., van Etten W. Coherence-multiplexed optical RF feeder networks // Journal of Lightwave Technology. 2007. Vol. 25, № 11. P. 3396-3406.

93. Meijerink A., Heideman G.H.L.M., van Etten W. Balanced optical phase diversity receivers for coherence multiplexing // Journal of Lightwave Technology. 2004.

Vol. 22, № 11. P. 2393-2408.

94. Wang Y.C., Shyu L.H., Chang C.P. The comparison of environmental effects on Michelson and Fabry-Perot interferometers utilized for the displacement measurement // Sensors. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), 2010. Vol. 10, № 4. P. 2577-2586.

95. Dandridge A. Fiber Optic Sensors Based on the Mach-Zehnder and Michelson Interferometers // Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists: Second Edition. 2011. P. 231-275.

96. Lefèvre H. The fiber-optic gyroscope. 1993.

97. Lloyd C. Bobb. Temperature compensated optical fiber interferometric magnetometer: pat. US4609871 A USA. 1984.

98. Lim T.. et al. Fiber optic acoustic hydrophone with double Mach-Zehnder interferometers for optical path length compensation // Optics Communications. 1999. Vol. 159, № 4. P. 301-308.

99. Mei S.H. et al. An all fiber interferometric gradient hydrophone with optical path length compensation // Technical Digest. Summaries of papers presented at the Conference on Lasers and Electro-Optics. Postconference Edition. CLEO '99. Conference on Lasers and Electro-Optics (IEEE Cat. No.99CH37013). Opt. Soc. America. P. 432.

100. Nakazawa M. Rayleigh backscattering theory for single-mode optical fibers // Journal of the Optical Society of America. 1983. Vol. 73, № 9. P. 1175.

101. Takada K. et al. Rayleigh backscattering measurement of single-mode fibers by low coherence optical time-domain reflectometer with 14 ^m spatial resolution // Applied Physics Letters. 1991. Vol. 59, № 2. P. 143-145.

102. Shang Y. et al. Optical fiber distributed acoustic sensing based on the self-interference of Rayleigh backscattering // Measurement: Journal of the International Measurement Confederation. 2016. Vol. 79. P. 222-227.

103. Froggatt M.E., Gifford D.K. Rayleigh Backscattering Signatures of Optical Fibers—Their Properties and Applications // Optical Fiber Communication Conference/National Fiber Optic Engineers Conference 2013. 2013. P. OW1K.6.

104. Houser G.D., Garmire E. Balanced detection technique to measure small changes in transmission // Applied Optics. 1994. Vol. 33, № 6. P. 1059.

105. Cote D., Vitkin I.A. Balanced detection for low-noise precision polarimetric measurements of optically active, multiply scattering tissue phantoms // Journal of Biomedical Optics. 2004. Vol. 9, № 1. P. 213.

106. Alhassan A.M. et al. A multi photodiode balanced detection technique for spectral amplitude coding OCDMA systems // ICIAS 2012 - 2012 4th International Conference on Intelligent and Advanced Systems: A Conference of World Engineering, Science and Technology Congress (ESTCON) - Conference Proceedings. 2012. Vol. 1. P. 237-240.

107. Petrovic Z.R., Jankovic M.L., Dukic M.L. CROSSTALK NOISE AND INTERFERENCE NOISE IN xDSL TELECOMMUNICATION SYSTEMS.

108. Tripathi R., Gangwar R., Singh N. Reduction of crosstalk in wavelength division multiplexed fiber optic communication systems // Progress in Electromagnetics Research-Pier. 2007. Vol. 77. P. 367-378.

109. Meng Z. et al. Development of a 32-element fiber optic hydrophone system // Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5589. P. 114-119.

110. Zeng R. et al. Integrated optical E -field sensor based on balanced Mach-Zehnder interferometer // Optical Engineering. 2011. Vol. 50, № 11. P. 114404.

111. Nejadmalayeri A.H., Kaertner F.X. Mach-Zehnder based balanced optical microwave phase detector // Cleo Si. Washington, D.C.: OSA, 2012. P. CTu2A.1.

112. Shashkova I. et al. Extremely unbalanced interferometer for precise wavefront control in stellar coronagraphy // Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. 2015. Vol. 2, № 1. P. 11011.

113. Quoc A.H., Tedjini S. Experimental Investigation on the Optical Unbalanced Mach-Zehnder Interferometers as Microwave Filters // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1994. Vol. 4, № 6. P. 183-185.

114. Malo B. et al. Unbalanced dissimilar-fibre Mach-Zehnder interferometer: application as filter // Electronics Letters. 1989. Vol. 25, № 21. P. 1416-1417.

115. Meshkovsky I.K. et al. Three-axis fiber-optic gyroscope: Development and test

results // Gyroscopy and Navigation. SP MAIK Nauka/Interperiodica, 2011. Vol. 2, № 4. P. 208-213.

116. Pavlath G. a. Fiber-optic gyroscopes // Proceedings of LEOS'94. 1994. Vol. 2, № December. P. 237-238.

117. Burns W.K. Optical fiber rotation sensing // Quantum electronics--principles and applications. Academic Press, 1994. xviii, 390 p.

118. Pigtailed, Distributed Feedback (DFB) Single-Frequency Lasers with Internal Isolator [Electronic resource]. URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=7928 (accessed: 01.06.2017).

119. Fang X. Fiber-optic distributed sensing by a two-loop Sagnac interferometer. // Optics letters. 1996. Vol. 21, № 6. P. 444-446.

120. Spammer S.J., Swart P.L., Chtcherbakov A.A. Merged Sagnac-Michelson interferometer for distributed disturbance detection // Journal of Lightwave Technology. 1997. Vol. 15, № 6. P. 972-976.

121. Wu D.F., Zhang T.Z., Jia B. Modified Sagnac interferometer for distributed disturbance detection // Microwave and Optical Technology Letters. 2008. Vol. 50, № 6. P. 1608-1610.

122. Chtcherbakov a a, Swart P.L., Spammer S.J. Mach-zehnder and modified sagnac-distributed fiber-optic impact sensor. // Applied optics. 1998. Vol. 37, № 16. P. 3432-3437.

123. Vakoc B., Digonnet M., Kino G. A novel fiber-optic sensor array based on the Sagnac interferometer // Journal of Lightwave Technology. 1999.

124. Steps N. Fundamentals of Fiber Bragg Grating ( FBG ) Optical Sensing // EngineerlT. 2016. № 1. P. 2-5.

125. Zhou Z., Ou J. Development of Fbg Sensors for Structural Health Monitoring in Civil Structures // Sensing Issues in Civil Structural Health Monitoring. 2005. № Chapter 20. P. 197-206.

126. Ryu S.C., Dupont P.E. FBG-based shape sensing tubes for continuum robots // Proceedings - IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2014.

P. 3531-3537.

127. Hong C.Y. et al. Application of FBG sensors for geotechnical health monitoring, a review of sensor design, implementation methods and packaging techniques // Sensors and Actuators, A: Physical. 2016. Vol. 244. P. 184-197.

128. Razali N.F. et al. Temperature sensitivity comparison between bare FBG and buffered FBG // Proceedings of ICP 2014 - 5th International Conference on Photonics 2014. 2015. P. 36-37.

129. Zhang X. et al. Experimental investigation on optical spectral deformation of embedded FBG sensors // Proceedings of SPIE. 2007. Vol. 6478. P. 647808.

130. NAVRUZ I., ALTUNCU A. Design of a Chirped Fiber Bragg Grating for Use in Wideband Dispersion Compensation // New Trends in Computer Networks. 2005. № 1. P. 114-123.

131. Feng L. et al. Implementation of phase generated carrier technique for FBG laser sensor multiplexed system based on compact RIO // 2008 1st Asia-Pacific Optical Fiber Sensors Conference, APOS 2008. 2008.

132. Плотников М.Ю. Волоконно-оптический гидрофон : Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.11.01 / Плотников Михаил Юрьевич. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2014. 1-155 p.

133. Варжель С.В. Учебное пособие Волоконные брэгговские решетки. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2015. 65 p.

134. Dandridge A., Tveten A.B. Phase noise of single-mode diode lasers in interferometer systems // Applied Physics Letters. 1981. Vol. 39, № 7. P. 530532.

135. Meng Z. et al. Phase noise characteristics of a diode-pumped Nd:YAG laser in an unbalanced fiber-optic interferometer. // Applied optics. 2005. Vol. 44, № 17. P. 3425-3428.

136. Hensman J. et al. Locating acoustic emission sources in complex structures using Gaussian processes // Mechanical Systems and Signal Processing. 2010. Vol. 24, № 1. P. 211-223.

137. Grumman N. Centurion Harbor Surveillance Program for Homeland Security Applications Fiber-Optic Acoustic Sensors (FOAS).

138. Sause M.G.R. Inverstigations of pencil-lead breaks as acoustic emission sources // Journal of Acoustic Emission. 2011. Vol. 29. P. 184-196.

139. Sedlar M., Matejec V., Paulicka I. Optical fibre magnetic field sensors using ceramic magnetostrictive jackets // Sensors and Actuators, A: Physical. 2000. Vol. 84, № 3. P. 297-302.

140. Barczak K., Pustelny T. Optical fibre magnetic field sensors for monitoring of the state of work of electric motors // Acta Physica Polonica- .... 2009. Vol. 116, № 3. P. 250-253.

141. Wang Z. et al. Diaphragm-based fiber optic fabry-perot accelerometer with high consistency // Journal of Lightwave Technology. 2014. Vol. 32, № 24. P. 42084213.

142. Gerges a S. et al. High-sensitivity fiber-optic accelerometer // Optics letters. 1989. Vol. 14, № 4. P. 251-253.

143. Rines G.A. Fiber-optic accelerometer with hydrophone applications // Applied Optics. 1981. Vol. 20, № 19. P. 3453.

144. Köhler R. et al. Terahertz semiconductor-heterostructure laser // Nature. 2002. Vol. 417, № 6885. P. 156-159.

145. Suhara T. Semiconductor Laser Fundamentals // Optical Engineering. 2004. Vol. 89.

146. Gmachl C. et al. Ultra-broadband semiconductor laser // Nature. 2002. Vol. 415, № 6874. P. 883-887.

147. Eisler H.J. et al. Color-selective semiconductor nanocrystal laser // Applied Physics Letters. 2002. Vol. 80, № 24. P. 4614-4616.

148. Suematsu Y., Iga K. Semiconductor lasers in photonics // Journal of Lightwave Technology. 2008. Vol. 26, № 9. P. 1132-1144.

149. Kohler R. et al. Terahertz semiconductor heterostructure laser // Physics of Semiconductors 2002, Proceedings. 2003. Vol. 171, № May. P. 145-152.

150. Tredicucci A. et al. A multiwavelength semiconductor laser // Nature. 1998. Vol.

396, № 6709. P. 350-353.

151. Williams K.J. et al. Interferometric measurement of low-frequency phase noise characteristics of diode laser-pumped Nd:YAG ring laser // Electronics Letters. 1989. Vol. 25, № 12. P. 774.

152. Bartolo R.E., Tveten A., Kirkendall C.K. The quest for inexpensive, compact, low phase noise laser sources for fiber optic sensing applications // 20th International Conference on Optical Fibre Sensors. 2009. Vol. 7503. P. 750370-750370750374.

153. Iga K. Surface-emitting laser - its birth and generation of new optoelectronics field // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. Vol. 6, № 6. P. 1201-1215.

154. Iga K., Li E.H. Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Devices // Springer series in photonics / ed. T. Kamiya et al. Tokyo: Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, 2002. 394 p.

155. Michalzik R. VCSELs: A research review // Springer Series in Optical Sciences. 2013. Vol. 166. P. 3-18.

156. Jewell J.L. et al. Low-threshold electrically pumped vertical-cavity surface-emitting microlasers // Electronics Letters. 1989. Vol. 25, № 17. P. 1123-1124.

157. Geels R.S. et al. Low Threshold Planarized Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers // Optical Fiber Communication. Washington, D.C.: OSA, 1990. P. PD31.

158. Orenstein M. et al. Vertical-cavity surface-emitting InGaAs/GaAs lasers with planar lateral definition // Applied Physics Letters. 1990. Vol. 56, № 24. P. 23842386.

159. Tell B. et al. High-power cw vertical-cavity top surface-emitting GaAs quantum well lasers // Applied Physics Letters. 1990. Vol. 57, № 18. P. 1855-1857.

160. Huffaker D.L. et al. Native-oxide defined ring contact for low threshold vertical-cavity lasers // Applied Physics Letters. 1994. Vol. 65, № 1. P. 97-99.

161. Iga K. Vertical-cavity surface-emitting laser (vcsel) // Proceedings of the IEEE. Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, 2013. Vol. 101, № 10. P. 2229-2233.

162. Wiedenmann D. et al. Noise characteristics of 850 nm single-mode vertical cavity

surface emitting lasers // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 73, № 6. P. 717-719.

163. А.Ю. Киреенков. Волоконно-оптические интерферометрические методы для построения измерительных систем на основе поверхностно-излучающего лазера: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.11.01 / Киреенков Александр Юрьевич. 2017. 1-155 p.

164. Kang L.-H., Kim D.-K., Han J.-H. Estimation of dynamic structural displacements using fiber Bragg grating strain sensors // Journal of Sound and Vibration. 2007. Vol. 305, № 3. P. 534-542.

165. Wang L. et al. The arctangent approach of digital PGC demodulation for optic interferometric sensors // Spie. 2006. Vol. 6292, № 2006. P. 62921E.

166. Yung-Chun Lee, Shi Hoa Kuo. A new point contact surface acoustic wave transducer for measurement of acoustoelastic effect of polymethylmethacrylate // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 2004. Vol. 51, № 1. P. 114-120.

167. Tsangouri E., Aggelis D. The Influence of Sensor Size on Acoustic Emission Waveforms—A Numerical Study // Applied Sciences. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2018. Vol. 8, № 2. P. 168.

168. ГОСТ Р 52727-2007. Техническая Диагностика. Акустико-Эмиссионная Диагностика. Общие Требования. 2007. P. 16.

169. Kobayashi M. et al. Integrated ultrasonic transducers made by the sol-gel spray technique for structural health monitoring // Smart Materials and Structures. 2007. Vol. 16, № 2. P. 317-322.

170. Jen C.K., Kobayashi M. Integrated and flexible piezoelectric ultrasonic transducers // Proceedings - IEEE Ultrasonics Symposium. 2006. Vol. 1. P. 11191127.

171. Trinity Institute of NDT Technology. Ultrasonic velocity Table [Electronic resource]. 2011. URL: http://www.advanced-ndt.co.uk/index_htm_files/Reference Chart - Velocity Chart.pdf (accessed: 19.10.2017).

172. Akcay C., Parrein P., Rolland J.P. Estimation of Longitudinal Resolution in Optical Coherence Imaging // Applied Optics. 2002. Vol. 41, № 25. P. 5256.

173. Belikin M., Kulikov A., Meshkovsky I. Method for Spectral Interrogation of the Fiber Bragg Gratings Using a Tunable Narrowband Light Source // Advanced Solid State Lasers. OSA, 2015. P. ATh2A.47.

174. Беликин М.Н. Быстродействующее малогабаритное устройство регистрации спектрального отклика для волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.11.01 / Беликин Михаил Николаевич. Санкт-Петербург, 2017. 1-131 p.

175. McLaskey G.C. et al. A robust calibration technique for acoustic emission systems based on momentum transfer from a ball drop // Bulletin of the Seismological Society of America. 2015. Vol. 105, № 1. P. 257-271.

176. Zhang T. et al. A Fiber-Optic Sensor for Acoustic Emission Detection in a High Voltage Cable System // Sensors. 2016. Vol. 16, № 12. P. 2026.

177. Schenato L. et al. Fiber optic sensors for precursory acoustic signals detection in rockfall events // Journal of the European Optical Society. 2012. Vol. 7.

178. А. Н. Никитенко. Развитие метода пассивной гомодинной демодуляции с целью повышения точностных характеристик волоконно-оптических гироскопов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.11.01 / Никитенко Александр Николаевич. 2016.

179. Boczar T., Lorenc M. Time-frequency Analysis of the Calibrating Signals Generated in the Hsu-Nielsen System // Physics and chemistry of solid state. 2006. Vol. 3, № 4. P. 585-588.

180. Бехер С.А., Бобров А.Л. Основы неразрушающего контроля методом акустической эмиссии. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2013. 145 p.

181. Nagurka M.L. A simple dynamics experiment based on acoustic emission // Mechatronics. 2002. Vol. 12, № 2. P. 229-239.

182. McLaskey G.C., Glaser S.D. Acoustic emission sensor calibration for absolute source measurements // Journal of Nondestructive Evaluation. 2012. Vol. 31, № 2. P. 157-168.

183. Carino N. The impact-echo method: an overview // 2001 Structures Congress &

Exposition. 2001. P. 18.

184. Kreuzer M. Strain measurement with fiber bragg grating sensors // HBM, Darmstadt, S2338-1.0 e. 2006.

185. Th E. Fiber Optical Sensing with Fiber Bragg Gratings. 2010.

186. Orozco L. Use Synchronous Detection to Make Precision, Low Level Measurements // Analog devices Technical Article. 2014. № MS-2698. P. 8.

187. Utkarsh J., Lall A.K., Mishra G.K. Modified Costa's Loop For Synchronous Detection of Amplitude Modulated Wave // International Journal Of Electrical. Vol. 4, № 11. P. 2320-2084.

188. Pawlowski S. et al. Application of the method of synchronous detection for higher-harmonics imaging in tapping-mode atomic force microscopy // Sensors and Actuators, A: Physical. 2015. Vol. 228. P. 125-132.

189. Herakovich C.T., Mirzadeh F. Properties of Pultruded Graphite/Epoxy // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 1991. Vol. 10, № 1. P. 2-28.

190. Garber D.P. Tensile Stress-Strain Behavior of Graphite/ Epoxy Laminates // NASA Report. 1982. 99 p.

191. He J. et al. An Ameliorated Phase Generated Carrier Demodulation Algorithm with Low Harmonic Distortion and High Stability // Journal of Lightwave Technology. 2010. Vol. 28, № 22. P. 3258-3265.

192. Wang G., Xu T., Li F. High performance phase demodulator for interferometric optical fiber sensor using novel ameliorated PGC algorithm // SPIE / ed. Liao Y. et al. International Society for Optics and Photonics, 2012. Vol. 8421, № Vol. 8421 84219W-4. P. 5.

193. Wu B. et al. Optimized Phase Generated Carrier (PGC) demodulation algorithm insensitive to C value // SPIE / ed. Lee B., Lee S.-B., Rao Y. International Society for Optics and Photonics, 2015. Vol. 9655. P. 96550C.

СПИСОК РАБОТ АВТОРА

Публикации в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ для защиты кандидатских диссертаций:

А1. Ефимов М.Е., Плотников М.Ю., Куликов А.В. Моделирование и экспериментальное исследование чувствительного элемента волоконно-оптического гидрофона // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2014. - Вып. 93. - № 5. - С. 158-163.

А2. Ефимов М.Е., Плотников М.Ю., Мехреньгин М.В., Лавров В.С. Исследование характеристик направленности сдвоенного волоконно-оптического гидрофона // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики - 2015. - Т. 15. - № 6(100). - С. 1015-1020.

А3. Lavrov V.S., Kulikov A.V., Plotnikov M.U., Efimov M.E., Varzhel S.V. Study of influence of the fiber optic coatings parameters on optical acoustic sensitivity//Journal of Physics: Conference Series, IET - 2016, Vol. 735, No. 1, pp. 1-3.

А4. Lavrov V.S., Plotnikov M.Y., Aksarin S.M., Efimov M.E., Shulepov V.A., Kulikov A.V., Kireenkov A.Y. Experimental investigation of the thin fiber-optic hydrophone array based on fiber Bragg gratings//Optical Fiber Technology, IET - 2017, Vol. 34, pp. 47-51

А5. Ефимов М.Е., Волков А.В., Литвинов Е.В. Метод контроля деформаций композитных конструкционных элементов с помощью волоконно-оптического датчика акустической эмиссии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2018. - Т. 18. - № 2. - С. 212-219.

А6. Efimov M.E., Volkovskiy S.A., Kulikov A.V., Strigalev V.E. Composite materials monitoring by fiber optic sensors //Advanced Materials Research. - Trans Tech Publications. -2018, Vol. 1147, pp. 5-11.

Изобретения:

А7. Волоконно-оптическое интерферометрическое устройство для регистрации фазовых сигналов. Ефимов Михаил Евгеньевич, Куликов Андрей Владимирович, Мешковский Игорь Касьянович.: пат. RU 2624837 от 01.04.2016.

Прочие публикации:

A8. Плотников М.Ю., Ефимов М.Е., Куликов А.В. Моделирование и исследование чувствительного элемента волоконно-оптического гидрофона // Сборник тезисов докладов III конгресса молодых ученых ИТМО. - 2014. - С. 365366.

А9. Алейник А.С., Ефимов М.Е., Киреенков А.Ю., Мехреньгин М.В. Снижение уровня шумов в измерительном тракте интерферометрического волоконно-оптического гидрофона// Сборник тезисов докладов IV конгресса молодых ученых ИТМО. - 2015.

А10. Лавров В.С., Ефимов М.Е., Плотников М.Ю., Варжель С.В., Куликов А.В. Исследование влияния параметров покрытия оптического волокна на его акустическую чувствительность//Сборник трудов IX Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2015» - 2015. - С. 455456.

А11. Ефимов М.Е., Плотников М.Ю., Лавров В.С., Теребова Н.А., Егорова Д.А., Куликов А.В. Методы увеличения чувствительности волоконно-оптических интерферометрических датчиков//Сборник трудов III Международной научно-практическая конференция «Sensorica 2015» - 2015. - С. 106-107.