OptičkiFiberSensingSystem
Sistem za senzore vlakana počeo je 1977. godine i brzo se razvijao razvojem komunikacijske tehnologije optičkih vlakana. Sistem za senzor optička vlakna je važan pokazatelj za mjerenje stepena informacije u zemlji. Sa Hangzhou Internet of Things and Sensing System Application Foruma, sistem za senzorska optička vlakna je široko korišten u vojnim, odbrambenim, zrakoplovnim, industrijskim i rudarskim preduzećima, energetskoj i ekološkoj zaštiti, industrijskoj kontroli, medicini i zdravlju, mjerenju i testiranju, građevinarstvu, kućanskim aparatima i drugim poljima. ogromno tržište. Postoje stotine optičkih sistema za senzoriranje vlakana u svijetu, kao što su temperatura, pritisak, protok, pomak, vibracije, rotacija, savijanje, nivo tekućine, brzina, ubrzanje, zvučno polje, struja, napon, magnetsko polje i zračenje. Osecam.
Optička vlakna radne frekvencije bandwidth, veliki dinamički raspon, pogodan za telemetrijski daljinski upravljač, je odlična linija prijenosa niskog gubitka; pod određenim uslovima, opticko vlakno je posebno lako prihvatiti mjerenje ili utovar polja, izvrsna je osjetljiva komponenta; sama optička vlakna nisu naelektrisana, mala veličina, lagana težina, lako se savija, antielektromagnetske smetnje, dobra otpornost na zračenje, posebno pogodan za upotrebu u suštinim okruženjima kao što su zapaljive, eksplozivne, prostorom ograničene i snažne elektromagnetske smetnje. Stoga je tehnologija optičkog osjećaja vlakana dobila veliku pažnju od svoga početka, te je istražna i primijenjena na gotovo svim poljima, postavši prednjača tehnologije senzinga i promovirajući energičan razvoj tehnologije senzinga.
Optičko vlakno senzacija, uključujući percepciju i prijenos vanjskih signala (mjereno). Tzv. percepcija (ili osjetljivost) odnosi se na fizičke karakteristične parametre svjetlosnog talasa koje prenosi vanjski signal prema njegovom promjenljivom zakonu, kao što su intenzivnost (snaga), talasna dužina, frekvencija, fazna i polarizacija stanja, a promjena izmjerenog optičkog parametra je "Perceive" promjene vanjskih signala. Ova "percepcija" je u suštini vanjski signal koji modulira svjetlosne valove koji se razmnožavaju u vlaknima u realnom vremenu. Nazovi prijenos znači da optičko vlakno prenosi optički talas moduliran vanjskim signalom na fotodetektor radi otkrivanja, izdvaja vanjski signal iz optičkog talasa i vrši obradu podataka po potrebnoj, to jest demodulaciji. Stoga, tehnologija senzora vlakana uključuje i tehnike modulacije i demodulacije, i to kako vanjski signal (izmjereni) modulira parametre optičkog talasa u optičkom vlaknu (ili tehniku utovara) i kako izvući vanjski signal iz moduliranog svjetlosnog talasa ( Tehnike demodulacije (ili tehnike detekcije) koja se mjeri).
Dio vanjskog signala koji modulira optičke parametre u senzornim vlaknima naziva se modulacijska regija. Prema odnosu između područja modulacije i optičkog vlakna, modulacija se može podijeliti u dvije kategorije. Jedan tip je funkcionalna modulacija, a područje modulacije se nalazi u optičkom vlaknu. Vanjski signal modulira optički val direktnom promjenom određenih karakterističnih parametara prijenosa optičkog vlakna. Takav fiber-optički senzor se naziva funkcionalnim tipom (Funkcionalno vlakno, FF tip skraćeno) ili intrinzičnog tipa fiber-optičkog senzora, i također postaje interni senzor tipa modulacije, a optičko vlakno ima funkcije "prijenosa" i "sensinga". Primajuća vlakna u paru sa izvorom svjetlosti i primajuća vlakna zajedno sa fotodetektorom su kontinuirano vlakno koje se zove osetljivo vlakno, tako da se funkcionalni senzor vlakana naziva i senzorom svih vlakana ili senzorom osetljivih vlakana. Drugi tip je ne-funkcionalna modulacija. Područje modulacije je izvan optičkog vlakna. Vanjski signal je moduliran vanjskim modulacijskim uređajem do optičkog talasa koji ulazi u optička vlakna. Ova vrsta senzora optičkih vlakana naziva se Ne-funkcionalna vlakna (NFF) ili ekstrinzička. Tip vlakno-optičkog senzora, odašiljajuća vlakna i primajuća vlakna služe samo za prenos svjetlosnih valova, koji se zovu vlakna koja prenose svjetlost, i ne imaju kontinuitet. Stoga se ne-funkcionalni senzor vlakana naziva i senzor vlakana koji odašilje svjetlo ili vanjsko modulirani senzor vlakana.
Prema promjeni fizikalno karakterističnih parametara svjetlosnog talasa moduliranog vanjskim signalom, modulacija svjetlosnog talasa može se podijeliti na pet tipova: modulacija intenzivnosti svjetlosti, modulacija optičke frekvencije, modulacija optičke valne dužine, modulacija optičke faze i modulacija polarizacije.
Budući da bilo koji postojeći fotodetektor može odgovoriti samo na jačinu svjetlosti, i ne može direktno reagirati na frekvenciju, valnu dužinu, fazu i signal polarizacije modulacije svjetlosti, mora se pretvoriti u signal intenzivnosti nekom tehnikom pretvaranja. Primi i provedi detekciju.
Klasifikacija tehnologije za primjenu optičkog vlakna
Modulacija jačeg svjetla
Svjetlo-naglasak je relativno jednostavna i široko korištena modulacjska metoda u tehnologiji optičkog osecanja vlakana. Osnovni princip je korištenje poremećaja vanjskog signala (mjereno) za promjenu inteziva (ie modulacije) svjetlosti (širokog spektra svjetlosti ili specifične svjetlosti talasne dužine) u vlaknu, a zatim mjerenje jakosti izlazne svjetlosti (demodulacije) za postizanje vanjskog signala. Mjerenje.
Fazna modulacija
Modulacija optičke faze se odnosi na promjenu faze svjetlosnog talasa koji se razmnožava u optičkom vlaknu prema određenom zakonu vanjskog signala (mjereno), a količina promjene optičke faze odražava izmjerenu vanjsku količinu.
Općenito postoje tri vrste optičke fazne modulacije koje se koriste u tehnologiji optičkog osjećaja vlakana. Jedan tip je funkcionalna modulacija, a vanjski signal mijenja geometrijsku veličinu i refraktivni indeks osjetnog vlakna kroz efekt naprezanja sile, efekt toplinskog naprezanja, elastični svjetlosni efekt i termo-optički učinak optičkih vlakana, uzrokujući na taj način optičku faznu promjenu u optičkim vlaknima. Da bi se postigla modulacija optičke faze. Drugi tip je modulacija Sagnac efekta. Vanjski signal (rotacija) ne mijenja parametre samog vlakna. Umjesto toga, kružna vlakna u inercijalnom polju se rotiraju da bi se generirala odgovarajuća razlika optičkog puta između dva snopova koji se razmnožavaju u suprotnim smjerovima. Modulacija optičke faze. Treći tip je ne-funkcionalna modulacija, to jest modulacija optičke faze u optičkom vlaknu promjenom razlike puta optičkog talasa u optička vlakna izvan osetljivog vlakna.
Modulacija polarizacije
Polarizacija modulacija znači da vanjski signal (izmjeren) uzrokuje regularni skretanje (optička rotacija) ili birefrencija ravni polarizacije svjetlosnog talasa u vlaknu na određeni način, uzrokujući na određeni način promjenu polarizacije karakteristične za svjetlost, otkrivanjem promjene u polarizirajućem stanju svjetlosti. Može se mjeriti da se vanjski svijet mjeri.
Modulacija talasne dužine
Vanjski signal (izmjeren) mijenja valnu dužinu odašiljane svjetlosti u optičkom vlaknu sredstvima odabira frekvencije, filtriranja itd., a izmjerena promjena valne dužine se može otkriti i izmjeriti. Ova vrsta modulacije se zove optičkamodulacija talasne dužine.
Trenutne metode za modulaciju optičke talasne dužine su uglavnom optički odabir frekvencije i filtriranje. Konvencionalne metode modulacije optičke talasne dužine uglavnom uključuju tehnike eksterne modulacije kao što su F-P interferometrijsko filtriranje, Birefringentno filtriranje riot polarizacije i različite spektralne selekcije pomaka. U proteklih 20 godina, posebno tehnologija filtriranja vlakana koja se razvila brzo u posljednjih nekoliko godina, otvorila je nove izglede za funkcionalnu tehnologiju modulacije optičke valne dužine.
Tip modulacije frekvencije
Modulacija optičke frekvencije znači da vanjski signal (izmjereni) modulira frekvenciju optičkog vala koji se prenosi u optičkom vlaknu, a frekvencijski offset odražava izmjereni. U ovom trenutku, više metoda modulacije se koristi u Doppler metodi, to jest, vanjski signal modulira frekvenciju optičkog talasa u primajućem vlaknu kroz Dopplerov efekt, što je ne-funkcionalna modulacija.
Karakteristike senzora:
Visoka osjetljivost i imunitet na elektromagnetne smetnje. Jer sistem detekcije senzora vlakana je teško ometati vanjsko polje, a optički signal ne u interakciji s elektromagnetskim valom tokom prijenosa, i na njega ne utječe nikakva električna buka. Zbog ove osobine, senzor vlakana se dobija u otkrivanju sistema napajanja. u širokoj upotrebi.
Vlakno ima dobru fleksibilnost i tvrdoću, tako da se senzor može napraviti u različite oblike prema potrebama inspekcije na lokaciji.
Izmjerena frekvencijska bandwidth i dinamički opseg odziva su veliki.
Ima jaku prenosivost i može se napraviti u senzore različitih fizičkih količina, uključujući zvučno polje, magnetsko polje, pritisak, temperaturu, ubrzanje, pomak, nivo tekućine, protok, struju, zračenje i tako dalje.
Vrlo je ugrađen i jednostavan za povezivanje sa računarima i optičkim sistemima, što olakšava implementaciju telemetrije i kontrolu sistema.
Application:
Tehnologija senzora optičkog vlakna u inspekciji strukturnog inženjeringa
Optička tehnologija za senzore vlakana u detekciji mosta
Tehnologija optičkog sensinga vlakana u geotehničkoj mehanici i inženjerstvu
Vojna primjena tehnologije za senzor optička vlakna