Optički žaruljica daje Sustav
Senzorski sustav s optičkim vlaknima počeo je 1977. i brzo se razvijao razvojem komunikacijske tehnologije optičkih vlakana. Sustav senzora optičkih vlakana važan je pokazatelj za mjerenje stupnja informiranosti u zemlji. Od Hangzhou Internet of Things i Sensing System Application Forum, optički senzorski sustav široko se koristi u vojnim, obrambenim, zrakoplovnim, industrijskim i rudarskim poduzećima, energetici i zaštiti okoliša, industrijskoj kontroli, medicini i zdravstvu, mjerenju i ispitivanju, izgradnji , kućanskih aparata i drugih područja. veliko tržište. Postoje stotine svjetlovodnih senzorskih sustava u svijetu, kao što su temperatura, tlak, protok, pomicanje, vibracije, rotacija, savijanje, razina tekućine, brzina, ubrzanje, zvučno polje, struja, napon, magnetsko polje i zračenje. Očitavanje.
Optička vlakna radnog frekvencijskog pojasa, veliki dinamički raspon, pogodan za daljinsko upravljanje telemetrijom, odlična je linija prijenosa s niskim gubitkom; pod određenim uvjetima, optičko vlakno je posebno lako prihvatiti mjerenje ili opterećenje polja, je izvrsna osjetljiva komponenta; sama optička vlakna nisu naplaćena, male veličine, male težine, lako savijati, anti-elektromagnetske smetnje, dobra otpornost na zračenje, posebno pogodna za upotrebu u teškim uvjetima kao što su zapaljiva, eksplozivna, ograničena prostora i jake elektromagnetske smetnje. Dakle, svjetlovodni sensing tehnologija je dobila veliku pozornost od svog osnutka, te je istraživana i primjenjivana u gotovo svim područjima, postajući preteča senzorske tehnologije i promovirajući snažan razvoj senzorske tehnologije.
Optičko očitavanje vlakana, uključujući percepciju i prijenos vanjskih signala (izmjerenih). Takozvana percepcija (ili osjetljivost) odnosi se na fizičke karakteristične parametre svjetlosnog vala koji se prenosi vanjskim signalom prema njegovom promjenljivom zakonu, kao što je intenzitet (snaga), valna duljina, frekvencija, faza i stanje polarizacije, te promjena izmjerenog optičkog parametra je "Opažati" promjene vanjskih signala. Ova "percepcija" je u biti vanjski signal koji modulira svjetlosne valove koji se šire u vlaknu u stvarnom vremenu. Takozvani prijenos znači da optičko vlakno prenosi optički val moduliran vanjskim signalom fotodetektoru za detekciju, ekstrahira vanjski signal iz optičkog vala i vrši obradu podataka prema potrebi, odnosno demodulaciju. Prema tome, tehnologija optičkog očitavanja optičkih vlakana uključuje tehnike modulacije i demodulacije, naime, kako vanjski signal (izmjeren) modulira parametre optičkih valova u optičkim vlaknima (ili tehniku punjenja) i kako izdvojiti vanjski signal iz moduliranog svjetlosnog vala ( Izmjerena je tehnika demodulacije (ili tehnika otkrivanja).
Dio vanjskog signala koji modulira optičke parametre u osjetnom vlaknu naziva se područje modulacije. 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 izravnom promjenom određenih karakteristika prijenosa optičkih vlakana. Takav optički senzor se naziva funkcionalni tip (Funkcionalno vlakno, tip FF za kratki) ili intrinzični tip optičkog senzora, a također postaje senzor tipa interne modulacije, a optičko vlakno ima funkcije "prijenosa" i „očitavanje”. Prihvatno vlakno povezano s izvorom svjetla i prijemnim vlaknom povezanim s fotodetektorom, je kontinuirano vlakno koje se naziva osjetilno vlakno, tako da se funkcionalni senzor vlakana naziva i optički senzor sa svim vlaknima ili senzor. Drugi tip je nefunkcionalna modulacija. Područje modulacije je izvan optičkog vlakna. Vanjski signal moduliran je vanjskim modulacijskim uređajem za optički val koji ulazi u optičko vlakno. Ovaj tip senzora optičkih vlakana naziva se nefunkcionalnim vlaknima (NFF) ili vanjskim. Tip svjetlovodnog senzora, prijenosno vlakno i prijemno vlakno služe samo za prijenos svjetlosnih valova, koji se nazivaju vlakna koja emitiraju svjetlost, i nemaju kontinuitet. Stoga se nefunkcionalni svjetlovodni senzor naziva i svjetlovodni senzor ili vanjski modulirani svjetlosni senzor.
Prema promjeni fizičkih karakterističnih parametara svjetlosnog vala moduliranog vanjskim signalom, modulacija svjetlosnog vala može se podijeliti u pet tipova: modulacija intenziteta svjetlosti, optička modulacija frekvencije, modulacija optičke valne duljine, optička fazna modulacija i polarizacija modulacija.
Budući da svaki postojeći fotodetektor može samo odgovoriti na intenzitet svjetlosti i ne može izravno odgovoriti na frekvenciju, valnu duljinu, fazu i signal modulacije polarizacije svjetla, on se mora pretvoriti u signal intenziteta nekim postupkom konverzije. Primite i provedite detekciju.
Razvrstavanje primjene tehnologije optičkih vlakana
Modulacija intenziteta svjetla
Svjetlosni naglasak je relativno jednostavna i široko korištena modulacijska metoda u optičkoj optičkoj tehnologiji. Osnovni princip je korištenje poremećaja vanjskog signala (izmjerenog) za promjenu intenziteta (tj. Modulacije) svjetla (širokog spektra svjetla ili specifične valne duljine svjetla) u vlaknu, a zatim mjerenje intenziteta izlaznog svjetla (demodulacija) na postići vanjski signal. Mjerenje.
Fazna modulacija
Optička fazna modulacija odnosi se na promjenu faze svjetlosnog vala koja se širi u optičkom vlaknu prema određenom zakonu vanjskog signala (izmjerena), a količina promjene optičke faze odražava izmjerenu vanjsku količinu.
Postoje općenito tri vrste optičke fazne modulacije koje se koriste u optičkoj tehnologiji. Jedan tip je funkcionalna modulacija, a vanjski signal mijenja geometrijsku veličinu i indeks loma osjetnog vlakna kroz učinak deformacije sile, učinak toplinskog deformacija, elastični svjetlosni efekt i termoptički učinak optičkog vlakna, uzrokujući time promjenu optičke faze. u optičkom vlaknu. Za postizanje modulacije optičke faze. Drugi tip je modulacija efekta Sagnaca. Vanjski signal (rotacija) ne mijenja parametre samog vlakna. Umjesto toga, kružno vlakno u inercijalnom polju rotira se kako bi se dobila odgovarajuća razlika optičkog puta između dvije grede koje se šire u suprotnim smjerovima. Modulacija optičke faze. Treći tip je nefunkcionalna modulacija, tj. Modulacija optičke faze u optičkom vlaknu promjenom razlike optičkog puta u optičko vlakno izvan osjetnog vlakna.
Polarizacijska modulacija
Polarizacijska modulacija znači da vanjski signal (izmjeren) uzrokuje pravilan progib (optička rotacija) ili dvolomnost ravnine polarizacije svjetlosnog vala u vlaknu na određeni način, uzrokujući time promjenu karakteristike polarizacije svjetlosti, detektiranje promjene polarizacijskog stanja svjetla. Može se mjeriti da se mjeri vanjski svijet.
Valna modulacija
Vanjski signal (izmjeren) mijenja valnu duljinu emitiranog svjetla u optičkom vlaknu pomoću frekvencijskog izbora, filtriranja, itd., A izmjerena promjena valne duljine može se detektirati i izmjeriti. Ovaj tip modulacije naziva se modulacija optičke valne duljine.
Postojeće metode za optičku modulaciju valne duljine uglavnom su odabir i filtriranje optičkih frekvencija. Konvencionalne metode modulacije optičke valne duljine uglavnom uključuju vanjske modulacijske tehnike kao što su FP interferometrijsko filtriranje, filtriranje dvolitarnog drenažnog pobuđenja i različite spektralne selekcije pomaka. U proteklih 20 godina, naročito tehnologija filtriranja vlaknastih rešetki koja se brzo razvijala posljednjih godina otvorila je nove izglede za funkcionalnu tehnologiju modulacije optičke valne duljine.
Tip modulacije frekvencije
Optička frekvencijska modulacija znači da vanjski signal (izmjeren) modulira frekvenciju optičkog vala koji se prenosi u optičkom vlaknu, a pomak frekvencije odražava izmjerenu. Trenutno se u Doppler metodi koristi više metoda modulacije, tj. Vanjski signal modulira frekvenciju optičkog vala u prijemnom vlaknu putem Dopplerovog efekta, koji je nefunkcionalna modulacija.
Svojstva senzora:
Visoka osjetljivost i otpornost na elektromagnetske smetnje. Budući da je sustav detekcije optičkih senzora teško ometati vanjsko polje, a optički signal ne utječe na elektromagnetski val tijekom prijenosa, i na njega ne utječe nikakav električni šum. Zahvaljujući ovoj značajki, optički senzor se dobiva u detekciji elektroenergetskog sustava. Široko upotrebljavan.
Vlakna imaju dobru fleksibilnost i žilavost, tako da se senzor može napraviti u različite oblike u skladu s potrebama inspekcije na licu mjesta.
Izmjerena frekvencijska širina i raspon dinamičkog odziva su veliki.
Ima snažnu prenosivost i može se pretvoriti u senzore različitih fizikalnih veličina, uključujući zvučno polje, magnetsko polje, tlak, temperaturu, ubrzanje, pomicanje, razinu tekućine, protok, struju, zračenje i tako dalje.
Vrlo je ugradiv i lako se povezuje s računalima i sustavima optičkih vlakana, što olakšava provedbu telemetrije i kontrole sustava.
Primjer :
Tehnologija očitavanja optičkih vlakana u inspekciji konstrukcija
Tehnologija prepoznavanja optičkih vlakana u detekciji mosta
Tehnologija očitavanja optičkih vlakana u geotehničkoj mehanici i inženjerstvu
Vojna primjena optičkog senzora