ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
FIBRE-OPTIC SENSOR

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для регистрации факта облучения космического аппарата (КА) внешним источником излучения при отсутствии необходимости определения точного направления на источник излучения. Датчик размещается на обшивке корпуса КА и имеет существенно меньшие габариты по сравнению с прототипом, конструктивная схема которого приведена в НТО НИИ ТМ за 1991 год и представлена на фиг.1, где обозначено: 1 - входная поверхность, состоящая из двух частей, с равномерно расположенными по поверхности входными коническими отверстиями с максимальным углом 50° для формирования поля зрения каждым волокном; 2 - оптические волокна (576 шт.), собранные в три жгута (по количеству диапазонов воспринимаемых волн излучения); 3 - металлическая оправка с фланцем с отверстиями для винтов крепления оправки; 4 - фильтр, приклеиваемый к торцевой части жгута; 5 - фотоприемное устройство, сопрягаемое с фильтром, воспринимающим излучения определенной области спектра волн излучения; 6 - платы для крепления фотоприемных устройств; 7 - плата для размещения элементов, требующихся для обработки сигналов; 8 - вставка для крепления оправок со жгутами и винтов для плат; 9 - уплотнение, 10 - корпус; 11 - электроразъем для электрических выводов датчика.
Пространство под входной поверхностью между волокнами для их устойчивости к внешним воздействиям заливается виксинтом. Внутренняя полость корпуса датчика с платами для фотоприемных устройств герметизируется клеевым соединением фильтров с торцами жгутов волокон и резиновыми уплотнениями у вставки, оправок и электроразъема.
Волоконно-оптический датчик, конструктивная схема которого приведена на фиг.1, из-за необходимости определения с высокой точностью направления на источник излучения имеет относительно сложную в изготовлении входную поверхность, относительно большие размеры, вызванные большим размером входной поверхности и большим количеством оптических волокон. Последнее, в свою очередь, усложняет операцию крепления оправок к вставке со стороны входной поверхности, пространство под которой заполнено волокнами. Увеличению размеров датчика способствует и последовательное расположение плат с фотоприемными устройствами.
Предлагаемый датчик, предназначенный для регистрации факта облучения КА и при отсутствии требования об обеспечении высокой точности определения направления на источник излучения, имеет существенно меньшие размеры благодаря существенно меньшему количеству волокон и отверстий для них, но достаточному для обозрения всего полупространства. Как показали расчеты, принимая входную поверхность в виде полусферы и равномерно располагая на ней отверстия с технологически оправданными расстояниями между отверстиями, равными ~10 мм, диаметр полусферы получается равным ~40 мм с 25 коническими отверстиями с углом конуса 40°, расположенными на полусфере по трем поясам. Благодаря малому количеству волокон размеры фотоприемных устройств существенно меньше, чем у прототипа, что позволяет размещать платы с фотоприемниками в одной плоскости, практически вписываясь в диаметр, равный диаметру входной поверхности. Оправки для малого количества волокон также имеют существенно меньший диаметр и их удобнее крепить к вставке с помощью гайки, для чего оправки имеют резьбу на конце.
Конструктивная схема предлагаемого датчика представлена на фиг.2, где обозначено: 1 - входная поверхность в виде полусферы с равномерно расположенными по поверхности 25 коническими отверстиями с углом обзора 40°; 2 - оптические волокна (75 штук), собранные в три жгута с плоскими полированными торцами и по три впрессованные в каждое коническое отверстие; 3 - металлическая оправка для жгута волокон с резьбой на конце оправки; 4 - фильтр, приклеенный к торцу жгута волокон; 5 - фотоприемное устройство; 6 - плата для фотоприемного устройства: 7 - плата для размещения элементов, требуемых для обработки сигналов; 8 - вставка; 9 - резиновое уплотнение; 10 - корпус; 11 - электроразъем: 12 - гайка для крепления оправки к вставке.
Сравнительный анализ показал, что предлагаемый датчик по сравнению с прототипом имеет в ~3,5 раза меньше диаметр, в ~2,5 раза меньшую высоту и в ~3,5 раза меньшую массу.