И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора
жүктеу/скачать 51,43 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Modeling of signals in the fiber-optic communications Summary.
- РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КВАСА НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ С ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТЬЮ Аннотация.
● Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016 225
В отличие от традиционных четырехполюсников, когда нормируется только форма входного испытательного сигнала, например, в виде единичного сигнала или в виде гармонического сигнала, для оптоволоконного кабеля должны оговариваться особенности источника излучения, а именно: - распределение интенсивности по излучающей поверхности; - распределение мощности излучения по модам (или по углу) диаграммы излучения; - спектр излучения (по оптическим частотам). Как показывает теория, и подтверждают экспериментальные данные характеристики передачи, оптические кабели оказываются различными при разных показателях, относящихся к перечисленным особенностям. Действительно, искажение сигналов зависит, в частности, от распределения мощности излучения между модами, введенными в кабель и распространяющимися в нем. В свою очередь это распределение зависит от первых двух факторов. Кроме того, в зависимости от состава оптического спектра излучения степень материальной дисперсии будет различной. Поэтому при измерениях кабе- лей, возбуждаемых источником излучения с различными характеристиками и при идентичных усло- виях ввода излучения в кабель, характеристики передачи могут быть разными. Таким образом, харак- теристики передачи оптические кабели не могут рассматриваться в отрыве от излучателя. В связи с вышеизложенным, необходимо различать два вида характеристик передачи: соб- ственные характеристики и частные характеристики. Собственная характеристика – это характеристика, которая свойственна данному оптическому кабелю при условии, что он возбуждается строго одной оптической несущей, причем мощность всех мод, введенных в кабель, одинакова. В идеальном случае это возможно при возбуждении кабеля точ- ным монохроматическим источником, расположенным на оси световода. Частные характеристики соответствуют конкретным условиям возбуждения световода от опре- деленного источника с известными характеристиками излучения. Эти характеристики не являются универсальными и не могут быть непосредственно использованы тогда, когда применяются источни- ки излучения, отличные от тех, для которых эти характеристики были определены. Необходимо заметить, что на расстоянии длины нормализации для узкой спектральной полосы излучения частные характеристики приближаются к собственным. Частотные и переходные характеристики относятся к вторичным оптическим параметрам све- товодов, тогда как первичными параметрами являются геометрические размеры световодов (сердеч- ника и оболочки), профиль показателя преломления и коэффициент затухания. Диаграмма излучения и поглощения энергии в световоде. Рассмотрим случай многомодового световода со ступенчатым профилем показателя преломления. Пусть угловая диаграмма излучателя описывается некоторой зависимостью ) (
. Энер- гия излучения, введенная в световод, распространяется под различными углами 1
в пределах апер- турного угла. При 1 0 n n ,
1
. Если световод прямолинейный и не имеет никаких неоднородно- стей, то каждый луч, введенный в световод, будет распространяться в нем под тем же углом, под ко- торым он был введен в световод. Потери мощности, распространяющейся в элементарном пучке в направлении данного луча под углом 1
, зависят от коэффициента затухания в материале сердеч- ника, длины пути, проходимого пучком в процессе многократных отражений, коэффициента отраже- ния
на границе сердечник-оболочка и от числа отражений на всем пути распространения. Длина пути луча, распространяющегося под углом 1
, составляет:
1 cos u u ,
(4) где – длина световода. Число отражений на той же длине
1 2 tgu a .
(5)
● Технические науки
226 №2 2016 Вестник КазНИТУ
Коэффициент отражения , определяемый формулой Френеля, зависит от потерь в оптиче- ской оболочке, отражающей лучи и от угла 1
, и уменьшается с его увеличением. Такая зависимость ) ( 1 u приводит к тому, что мощность пучков излучения, соответствующая лучам, распространяю- щимся под большими углами, испытывает большие потери на отражение, чем мощность пучков из- лучения, соответствующая лучам, распространяющимися под меньшими углами (так как меньше ко- эффициент отражения, тем больше потери). При многократных отражениях их общий эффект опре- деляется произведением отдельных коэффициентов отражения, а так как 1
, то потери будут воз- растать с увеличением числа отражений, т.е. даже при ) ( u , близких к единице, полные потери при многократных отражениях оказываются достаточно ощутимыми. Если мощность излучения в элементарном пучке, распространяющемся в световоде под углом 1
, в его начале равна
, то учитывая потери на отражение, а также на поглощение на пути u , можно определить мощность пучка на расстоянии :
1 1 gu 2 cos t a u e P P u u .
(6)
Здесь принято ) (u , т.е. некоторому среднему значению. Тогда получим отношение мощ- ностей:
1 1 gu 2 cos t a u u u e P P y .
(7)
Для получения соответствующего отношения всей мощности
на расстоянии к полной мощности P 0 , введенной в начале световода необходимо произвести суммирование мощности пучков на расстоянии , распространяющихся под всеми углами в пределах апертурного угла m . При этом следует учитывать значения мощностей каждого из пучков, введенных в световод под соответству- ющим углом. Такая операция дает весьма сложное выражение, в котором учитывается угловая диа- грамма излучения мощности, введенной в световод, в свою очередь определяемая угловой диаграм- мой излучателя. Из приведенного соотношения следует, что отношение 0
должно сложным обра- зом зависеть от длины световода и апертурного угла m . Соответствующими преобразованиями можно представить связь 0
P P в виде
) ( 0 e P P ,
(8)
причем зависимость затухания от длины в свою очередь связана также с видом диаграммы излучения, введенного в начале световода. Таким образом, ) ( – затухание на длине световода .
не правомочно обычное соотношение для по- казателя затухания ) ( . По мере распространения энергии вдоль пути характер диаграммы излучения изменяется, так как лучи, распространяющиеся под различными углами, испытывают различное затухание с ро- стом
1 u . Таким образом, происходит деформация диаграммы излучения в световоде (рис 1.). ● Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016 227
Рис.1. Деформация диаграммы излучения в световоде
Значение затухания зависит от формы этой диаграммы, следовательно, на различных по угло- вым положениям лучей, на равных отрезках пути затухание не может быть пропорциональным этим отрезкам, так как в начале каждого отрезка диаграммы излучения отличаются друг от друга. Следо- вательно, в этих условиях ) ( . По мере распространения по световоду энергии диаграмма излучения становится более вытянутой, основная часть энергии сосредотачивается в области мень- ших углов, причем в этой области мощности пучков мало различаются. По мере увеличения степень деформации диаграммы уменьшается и форма ее стремится к некоторому устойчивому виду. Чем больше исходная диаграмма излучения приближается к диаграм- ме точечного излучателя (т.е. к окружности), тем больше она деформируется в процессе распростра- нения по световоду. По мере приближения формы диаграммы к стабильной )
стремится к постоянному значе- нию
, т.е. к обычному коэффициенту затухания, не зависящему от длины. Это практически имеет место уже при
, где N – длина нормализации, т.е. длина, на которой форма диаграммы излучения является практически установившейся. При
N диаграмма излучения, распространяющегося по световоду, практически не зави- сит от угловой диаграммы излучения источника и определяется только параметрами световода. Из этого следует, что расчет затухания оптоволоконного кабеля по постоянному значению коэффициен- та ослабления, т.е. по формуле
e P P 0 ,
(9)
можно проводить лишь для длин N . Все вышеизложенное относилось к прямолинейному световоду без неоднородностей. В дей- ствительности, в реальном оптическом кабеле заложены световоды, обладающие различными видами неоднородностей (геометрическими и физическими), кроме того, имеют место нарушения прямоли- нейности (повивы кабеля, криволинейная трасса, микроизгибы и т.д.). Влияние этих неоднородностей выражается в увеличении потери на рассеяние и нарушении постоянства углов распространения различных лучей. В результате этого более интенсивно ослабля- ются лучи, распространяющиеся под большими углами, а часть энергии, переносимая пучками, соот- ветствующими этим лучам, переходит в пучки, распространяющиеся под меньшими углами. Все это приводит к тому, что диаграмма излучения, распространяющегося по световоду, нор- мализуется на длине
меньшей, чем длина нормализации при отсутствии неоднородностей. Сама диаграмма становится более сжатой, и распределение мощностей по углам оказывается более равно- мерным. Деформацию диаграммы излучения можно получить, воспользовавшись и модовым описа- нием.
N
● Технические науки
228 №2 2016 Вестник КазНИТУ
Действительно, совокупность мод, образующих электромагнитное поле в многомодовых свето- водах, при распространении излучения по световоду меняет свою структуру, так как моды более вы- соких порядков испытывают большее затухание. Этим модам и соответствуют лучи, распространяю- щиеся под большими углами. Согласно теории при наличии неоднородностей последние создают связи между отдельными модами, приводящими к частичному переходу энергии от одних мод к дру- гим, а также появлению мод, которые не могут распространяться в данном световоде и поэтому излу- чаются во внешнее пространство, что создает дополнительные потери энергии на рассеяние. В то же время часть энергии высших мод переходит в энергию низших, увеличивает их мощ- ность. В результате такого преобразования мод, т.е. частичного перехода энергии из одних мод в другие, диаграмма излучения нормализуется.
ЛИТЕРАТУРА [1] Дмитриев С.А., Слепов Н.Н. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы. – М.: Connect, 2005. [2] Никитин В.А., Ефимов М.Е., Рывкин А.А. Особенности проектирования одномодовых волоконно- оптических линий связи. – М.: 2009. – 425 с. [3] Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. – Вэлком, 2002.
REFERENCES [1] Dmitriyev S.A., Slepov N.N. Volokonno-opticheskaya tekhnika: istoriya, dostizheniya, perspektivy. – M.: Connect, 2005. [2] Nikitin V.A., Yefimov M.Ye., Ryvkin A.A. Osobennosti proyektirovaniya odnomodovykh volokonno- opticheskikh liniy svyazi. – M.: 2009. – 425 s. [3] Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Opticheskiye volokna dlya liniy svyazi. – Velkom, 2002.
Ботаева С.Б., Умарова Ж.Р., Маханова З.А., Досаева А.С. Оптикалық-талшықты коммуникацияларда сигналдарды моделдеу Түйіндеме. Мақалада кабель арқылы таралатын оптикалық сигнал өкілдігі талқыланады, сондай-ақ көп модалды бөлу болып табылатын талшықты кабель арқылы сигнал беру ерекшеліктері қарастырылады. Жұмыс- та талшықты-оптикалық кабельдің деректер өткізу жиілігі мен уақыт сипаттамаларын, меншікті және жиілік сипаттамаларын анықтау модельдері және талшықты сәуле энергиясын сіңіру диаграммалары ұсынылады. Түйін сөздер: Талшықты-оптикалық тарату желісі, оптикалық сигнал, көп модалды талшықтар, модуля- ция, оптикалық кабель. Botayeva S.B., Umarova Zh.R., Makhanova Z.A., Dosayeva A.S. Modeling of signals in the fiber-optic communications Summary. The article discusses the representation of the optical signal propagating through the cable, and sig- nal feature for optical cable, as a multimode distribution. The paper presents the model for determining the frequency and time characteristics of the data, and the frequency characteristics of its own fiber-optic cable, and diagrams of emis- sion and absorption of energy in the fiber. Key words: Fiber-optic transmission line, an optical signal, multimode fiber, modulation, optical cable.
УДК 637.1 Ф.Т. Диханбаева, Э.Ч. Базылханова, А.А.Абишева (Алматинский технологический университет, Алматы, Республика Казахстан, fatima6363@mail.ru)
ротки, обладающего высокой пищевой и биологической ценностью, а так же целебным свойством, которое объясняется наличием в нем молочной кислоты и настойки перечной мяты.
настойка мяты, сахар жженый. ● Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016 229
При выборе молочной основы будущих композиций внимание привлекает квас на основе мо- лочной сыворотки, который можно поставить на первое место в ряду функциональных продуктов, которые прекрасно утоляют жажду, освежают, повышают тонус, придают энергию и благотворно действуют на организм в целом. Квас - один из лучших безалкогольных напитков. Изобретенный более тысячи лет назад, квас пользуется заслуженной популярностью и в настоящее время. Квас повышает аппетит, обладает вы- сокой энергетической ценностью. Если учесть, что наряду с микроэлементами в квасе содержится более 10 аминокислот и из них 8 незаменимых, то значение кваса становиться еще более весомым. Количество витаминов в квасе на первый взгляд не очень велико, но их регулярное поступление в организм дает ощутимый положи- тельный эффект. Целебность кваса объясняется содержанием в нем молочной кислоты, витаминов группы «В» (В-1,2,6,12,15) и аскорбиновой кислоты, свободных аминокислот (в том числе восьми незаменимых), кальция, магнезии и других макро- и микроэлементов [1]. Выбор основывался также на стремлении решить некоторые технологические проблемы, такие как: рациональное использование сырья на принципах безотходной технологии. Анализ литератур- ных данных, а также научных трудов известных отечественных и зарубежных ученых позволил установить, что при создании рецептур и технологий кваса на основе молочной сыворотки использу- ются различные методы проектирования, конструирования и т.д. Разработанный квас на основе молочной сыворотки должен обладать следующими свойствами: - высокая пищевая и биологическая ценность продукта, за счет добавления в него настойки пе- речной мяты, максимальная утилизация организмом человека, благотворное действие на организм в целом;
- разработанный квас должен прекрасно утолять жажду, освежать, повышать тонус, придавать энергию; - целебность кваса, которая объясняется наличием в нем молочной кислоты и настойки переч- ной мяты. Промышленная переработка молока с получением молочных продуктов связана с образованием большого количества вторичного молочного (белково-углеводного) сырья. Это обезжиренное моло- ко, пахта и молочная сыворотка, которые обладают ценнейшим составом и свойствами. Разрабатывая рецептуру нового напитка, в частности кваса, внимательно изучив химический состав вторичного молочного сырья (таблица 1), было решено использовать в композиции только один вид: сыворотку молочную. Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыров, творога и казеи- на. В зависимости от вида вырабатываемого продукта получают подсырную, творожную и казеино- вую сыворотку. В результате исследования химического состава (таблица 2) и свойств молочной сыворотки, было решено использовать для приготовления кваса сыворотку творожную. По органолептическим показателям сыворотка молочная должна соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1 [1].
Таблица 1. Органолептические показатели сыворотки молочной
Наименование показателя Характеристика Внешний вид и цвет Однородная жидкость зеленоватого цвета, без посторонних примесей. Допускается наличие белкового осадка. Для сыворотки, полученной после частичного удаления белка методом ультрафильтрации (филь- трата) – однородная, прозрачная жидкость зеленоватого цвета. Допус- кается слабая опалесценция Вкус и запах Чистый, свойственный молочной сыворотке, для казеиновой и тво- рожной – кисловатый, для соленой подсырной – от солоноватого до соленого, без посторонних привкусов и запахов
● Технические науки
230 №2 2016 Вестник КазНИТУ
Критерии безопасности молочной сыворотки нормируются в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Молочная сыворотка богата белковыми веществами. Белковые вещества представлены сыворо- точными белками, протеозо-пептонами, γ-казеином, который не свертывается сычужным ферментом. Физические и химические показатели сыворотки молочной приведены в таблице 2 [2].
жүктеу/скачать 51,43 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|