priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-10-869-875pribor-193Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND INSTRUMENTS FOR ANALYSIS AND MONITORING OF THE NATURAL ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIALS AND PRODUCTSИдентификация жидкостей и определение концентрации водных растворов при помощи оптического волокнIdentification of liquids and determination of aqueous solutions concentration using optical fiberЗеневичА. О.ZenevichА. O.

Андрей Олегович Зеневич - д-р техн. наук, профессор

Минск

Andrey O. Zenevich - Dr. Sci., Professor; Rector

Minsk

a.zenevich@bsac.byМансуровТ. М.,MansurovT. M.

Тофиг Магомедович Мансуров - д-р техн. наук, профессор, кафедра радиотехники и коммуникации

Баку

Tofig M. Mansurov - Dr. Sci., Professor

Baku

tofiqmansurov@rambler.ruКоваленкоТ. Г.KovalenkoT. G.

Татьяна Георгиевич Коваленко - аспирант, кафедра физических и математических основ информатики

Минск

Tatiana G. Kovalenko - Post-Graduate Student; Department of Physical and Mathematical Foundations of Computer Science

Minsk

tgkov@yandex.byНовиковЕ. В.NovikovE. V.

Евгений Владимирович Новиков - канд. техн. наук, доцент; директор Института современных технологий связи

Минск

Evgeny V. Novikov - PhD; Associate Professor; Director of the Institute

Minsk

e.novikov@bsac.byЖдановичС. В.ZhdanovichS. V.

Сергей Вячеславович Ждапович - канд. техн. наук, доцент; лаборатория перспективных информационно-коммуникационных технологий; заведующий лабораторией

Минск

Sergey V. Zhdanovich - PhD; Associate Professor; Laboratory of Perspective Information and Communication Technologies; Head of the Laboratory

Minsk

zsvzsv@tut.byБелорусская государственная академия связиБеларусьBelarusian State Academy of CommunicationsBelarusАзербайджанский технический университетАзербайджанAzerbaijan Technical UniversityAzerbaijan2023301120246610869875Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/193

Предложен простой в использовании способ идентификации жидкостей и определения концентрации растворенных в воде веществ, при реализации которого применяется короткое оптическое волокно (1—1,5 м) и не требуется сложное и дорогостоящее оборудование. Согласно предложенному способу, в оптиче ское волокно направляется оптическое излучение постоянной мощности и на этой же стороне волокна регистрируется мощность излучения, отраженного от удаленного торца данного волокна, погруженного в жидкость. Определено, что для реализации предложенного способа может быть использовано как одномодовое, так и многомодовое оптическое волокно с использованием длин волн оптического излучения 650, 850, 1310, 1490, 1550 и 1625 нм, причем применение длин волн 650 и 850 нм менее желательно ввиду большей погрешности измерения, чем для других длин волн. Показано, что предложенный способ может быть применен, в частности, для определения концентрации водных растворов сахара и изопропилового спирта.

An easy-to-use method for identifying liquids and determining the concentration of substances dissolved in water is proposed, the method implementation uses short optical fiber (1–1.5 m) and does not require complex and expensive equipment. According to the proposed method, optical radiation of constant power is directed into the optical fiber, and on the same side of the fiber the power of the radiation reflected from the remote end of the fiber immersed in the liquid is recorded. It is deduced that to implement the proposed method, both single-mode and multimode optical fiber can be used using optical wavelengths of 650, 850, 1310, 1490, 1550 and 1625 nm, while the use of wavelengths 650 and 850 nm is less desirable due to greater measurement error than for other wavelengths. It is shown that the proposed method can be applied, in particular, to determine the concentration of aqueous solutions of sugar and isopropyl alcohol.

оптическое волокнодатчиккоэффициент отраженияконцентрацияраствороптическое излучениеoptical fibersensorreflection coefficientconcentrationsolutionoptical radiationReferencesКуликов А. В., Игнатьев А. В. Обзор волоконно-оптических систем охраны периметра // Алгоритмы безопасности. 2010. № 4. С. 56—61.Kulikov A.V., Ignatiev A.V. Algoritmy bezopasnosti (Security algorithms), 2010, no. 4, pp. 56–61. (in Russ.)Качура С. М., Постнов В. И. Перспективные оптоволоконные датчики и их применение (обзор) // Труды ВИАМ. 2019. № 5(77). С. 52—60.Kachura S.M., Postnov V.I. Trudy VIAM (Proceedings of VIAM), 2019, no. 5(77), pp. 52–60. (in Russ.)Connolly C. Structural monitoring with fibre optics // Europhotonics. 2009. N 2—3. P. 16—18.Connolly C. Europhotonics, 2009, no. 2-3, рр. 16–18.Franz J., Jain V. Optical communications. Components and Systems: analysis: design: optimization: application. CRC Press, 2000. 717 p.Franz J., Jain V. Optical communications. Components and Systems: analysis: design: optimization: application, CRC Press, 2000, 717 p.Зеневич А. О., Жданович С. В., Новиков Е. В., Матковская Т. А., Коваленко Т. Г. Исследование возможности совмещения волоконно-оптической линии связи и системы мониторинга объекта // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 6. С. 406—412.Zenevich A.O., Zhdanovich S.V., Novikov E.V., Matkovskaia T.A., Kovalenko T.G. Journal of Instrument Engineering, 2022, no. 6(65), pp. 406–412, DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-6-406-412. (in Russ.)Вялышев А. И., Добров В. М., Долгов А. А., Бутов О. В., Плешков А. Ю. Волоконно-оптические датчики для контроля параметров состояния объектов и окружающей среды в задачах мониторинга // Природообустройство. 2014. № 3. С. 32—37.Vyalyshev A.I., Dobrov V.M., Dolgov A.A., Butov O.V., Pleshkov A.Yu. Prirodoobustroystvo (Environmental Management), 2014, no. 3, pp. 32–37 (in Russ.)Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы / Под ред. С. А. Дмитриева и Н. Н. Слепова. М.: Техносфера, 2010. 608 с.Dmitriyev S.A. Volokonno-opticheskaya tekhnika: sovremennoye sostoyaniye i novyye perspektivy (Fiber Optic Technology: Current State and New Prospects), Moscow, 2010, 608 р. (in Russ.)Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Волоконно-оптические датчики физических величин. Минск: Белорусская государственная академия связи, 2022. 367 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Volokonno-opticheskiye datchiki fizicheskikh velichin (Fiber-Optic Sensors of Physical Quantities), Minsk, 2022, 367 р. (in Russ.)Зеневич А. О., Мансуров Т. М., Коваленко Т. Г., Новиков Е. В., Жданович С. В., Матковская Т. А. Использование оптического волокна как основы для создания датчиков идентификации жидкостей и определения концентрации растворов // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. № 12. С. 895—901.Zenevich A.O., Mansurov T.M., Kovalenko T.G., Novikov E.V., Zhdanovich S.V., Matkovskaia T.A. Journal of Instrument Engineering, 2022, no. 12(65), pp. 895–901, DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-12-895-901. (in Russ.)OTDR Dead Zone Explained: How to Eliminate Its Effect? // FS Community [Электронный ресурс]: <https://community.fs.com/blog/otdr-optical-time-domain-reflectometer-dead-zone-tutorial.html>. (19.03.2023).OTDR Dead Zone Explained: How to Eliminate Its Effect?, https://community.fs.com/blog/otdr-optical-time-domainreflectometer-dead-zone-tutorial.html.Лагутик А. А., Матковская Т. А. Исследование влияния коэффициента ослабления аттенюатора на нестабильность мощности источника оптического излучения // Веснiк сувязi. 2022. № 4. С. 54—57.Lagutik A. A., Matkovskaya T.A. Vestnik Communications, 2022, no. 4, pp. 54–57. (in Russ.)Веснин В. Л., Низаметдинов А. М., Иванов О. В., Черторийский А. А. Волоконно-оптические брэгговские решетки как спектрально-селективные элементы при обработке сигнала волоконно-оптического брэгговского датчика // Датчики и системы. 2018. № 3(223). С. 27—32.Vesnin V.L., Nizametdinov A.M., Ivanov O.V., Chertoriisky A.A. Sensors and systems, 2018, no. 3(223), pp. 27–32. (in Russ.)Koeth J. J., Fischer M., Legge M., Seufert J., Werner R. Quantum well-, quantum dot-, and quantum cascade lasers with DFB-gratings. Photonik International, 2006. P. 60—63.Koeth JJ., Fischer M., Legge M., Seufert J., Werner R. Quantum well-, quantum dot-, and quantum cascade lasers with DFB-gratings, Photonik International, 2006, рp. 60–63.Werle P. Diode-Laser Sensors for in-situ Gas Analysis // Lasers in Environmental and Life Sciences – Modern Analytical Methods.Springer, Heidelberg, 2004. P. 223—243.Werle P. Lasers in Environmental and Life Sciences – Modern Analytical Methods, Springer, Heidelberg, 2004, рp. 223–243.Лазерные источники с резонатором Фабри-Перо [Электронный ресурс]: <https://azimp.ru/catalogue/fabry_perot_lasers/>. (Дата доступа 19.03.2023).https://azimp.ru/catalogue/fabry_perot_lasers/.(in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.