A száloptikás érzékelő egy érzékelő, amely átalakítja az állam a mért tárgy egy mérhető fényjel. Az optikai szálérzékelő működési elve az, hogy a fénysugár-incidenst a fényforrásból a modulátorba küldi az optikai szálon keresztül, és kölcsönhatásba lép a modulátor külső mért paramétereivel, hogy a fény optikai tulajdonságai, mint például a fényintenzitás, hullámhossz, frekvencia, fázis, polarizációs állapot stb. Megváltozik, és modulált optikai jelné válik, amelyet aztán az optikai szálon keresztül küldenek az optoelektronikai eszközre, és a mért paramétert a demodulátor után kapja meg. Az egész folyamat során a fénysugarat az optikai szálon keresztül vezetik be, majd a modulátoron való áthaladás után bocsátják ki. Az optikai szál funkciója először továbbítja a fénysugarat, másodszor pedig optikai modulátorként működik.
A fejlesztés iránya
Az érzékelők az érzékenység, a pontosság, az alkalmazkodóképesség, a tömörség és az intelligencia irányába fejlődnek. Ebben a folyamatban, száloptikás érzékelők, egy új tagja az érzékelő család, nagyon népszerű. Az optikai szál számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik, mint például: anti-elektromágneses és atomi sugárzás interferencia teljesítmény, kis átmérőjű, lágy, könnyű mechanikai tulajdonságok; szigetelés, nem induktív elektromos tulajdonságok; vízállóság, magas hőmérséklet-ellenállás, korrózióállóság, kémiai tulajdonságok, stb , Ez játszhati az emberi fül olyan helyeken, hogy az emberek nem tudják elérni (mint például a magas hőmérsékletű területek) vagy területeken, amelyek károsak az emberekre (mint például a nukleáris sugárzás területek), és ez is átlépi az emberi élettani határokat, és megkapja az emberi érzékek. Olyan külső információk, amelyeket nem érez.
Funkciók
1. A fényvisszaverőben lévő prizmák használata miatt nagyobb érzékelési teljesítménnyel és nagyobb megbízhatósággal rendelkezik, mint az általános fényvisszaverő fényszabályozó érzékelők.
2. Összehasonlítva egy külön fényszabályozó érzékelővel, az áramköri kapcsolat egyszerűbb és egyszerűbb.
3. A csat beépített kialakítása megkönnyíti a telepítést
Használja
1. Digitális modellek, például telefon- és hálózati szélessávú adatátvitelre használják.
2. Az automatákhoz, pénzügyi terminálhoz kapcsolódó berendezésekhez és pénzszámlálókhoz használt bankjegyek, kártyák, érmék, belépőkönyvek stb.
3. A termék pozicionálására, számlálására és azonosítására használják automatizált berendezéseken.
Elvet
Az optikai szálas érzékelő alapvető működési elve, hogy a fényt a fényforrásból a modulátorba küldje az optikai szálon keresztül. Miután a mérendő paraméter kölcsönhatásba lép a modulációs területre belépő fénnyel, a fény optikai tulajdonságai (mint például a fény intenzitása, hullámhossz, frekvencia, fázis, polarizációs állapot stb.) megváltoznak, amelyet modulált jelzőfénynek neveznek, majd a mért fényátviteli jellemzők hatását használják a mérés befejezéséhez.
Az optikai szálas érzékelőknek két mérési elve van.
(1) Az elv a fizikai tulajdonság típusú optikai szál asszenz. A fizikai tulajdonság típusú optikai szál érzékelő használja az érzékenységet az optikai szál a környezeti változások átalakítani a bemeneti fizikai mennyiség egy modulált optikai jel. Működési elve az optikai szál optikai modulációs hatásán alapul, vagyis amikor a külső környezeti tényezők, mint a hőmérséklet, a nyomás, az elektromos mező, a mágneses mező stb.
Ezért, ha a fényfázis és a fényintenzitás az optikai szálon keresztül változik, akkor a mért fizikai mennyiség változása ismert. Ez a fajta érzékelő is nevezik érzékeny elem típusa vagy funkcionális száloptikai érzékelő. A lézer pontfényforrásának sugara párhuzamos hullámokra oszlik, és egy sugárosztó két útra oszlik, az egyik a referencia optikai út, a másik pedig a mérési optikai útvonal. A külső paraméterek (hőmérséklet, nyomás, rezgés stb.) a szál hosszának megváltozását és a fázis fényfázisának megváltozását okozzák, ezáltal különböző számú interferencia-peremeket eredményeznek. Az üzemmód mozgásának megszámlálásával a hőmérséklet vagy a nyomás mérhető.
(2) A strukturált optikai szálas érzékelő elve. A strukturált optikai szálérzékelő egy fényérzékelő elemből (érzékeny elemből), egy optikai szálátviteli hurokból és egy mérési áramkörből álló mérőrendszer. Közülük az optikai szálat csak a fény átviteli közegeként használják, ezért fényáteresztő vagy nem funkcionális optikai szálérzékelőnek is nevezik.
Teljesítmény
Az optikai szál számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik, mint például: anti-elektromágneses és atomi sugárzás interferencia teljesítmény, kis átmérőjű, lágy, könnyű mechanikai tulajdonságok; szigetelés, nem induktív elektromos tulajdonságok; vízállóság, magas hőmérséklet-ellenállás, korrózióállóság, kémiai tulajdonságok, stb , Ez játszhati az emberi fülek olyan helyeken, elzárva vagy káros az emberre (mint például a nukleáris sugárzás területek), és ez is túlmutatnak az emberi élettani határokat, és megkapja, amit nem lehet érezni az emberi érzékek. Külső információ.
Funkciók
1. Nagy érzékenység;
2. A geometriai forma számos szempontból adaptálható, és bármilyen alakú optikai szálérzékelővé alakítható;
Harmadszor, képes olyan eszközöket gyártani, amelyek különböző fizikai információkat érzékelnek (akusztikus, mágneses, hőmérséklet, forgás stb.);
4. Nagyfeszültségű, elektromos zaj, magas hőmérséklet, korrózió vagy más zord környezetben használható;
Ötödször, és rendelkezik az optikai szálatelemetriai technológiával való belső kompatibilitással.
Az optikai szálas érzékelő előnye, hogy a hagyományos érzékelőkhöz képest az optikai szálas érzékelő a fényt használja az érzékeny információk hordozójaként és az optikai szálat, mint az érzékeny információk továbbítására szolgáló médiumot. Ez a jellemzői az optikai szál és optikai mérés, és egy sor egyedi előnyöket. Jó elektromos szigetelési teljesítmény, erős elektromágneses interferencia-gátló képesség, nem invazív, nagy érzékenység, könnyen megvalósítható távoli ellenőrzése a mért jel, korrózióállóság, robbanásbiztos, rugalmas fény út, könnyen csatlakoztatható a számítógéphez.
Az érzékelő az érzékenység, a pontosság, az alkalmazkodóképesség, a tömörség és az intelligencia irányába fejlődik. Olyan helyeken is használható, ahol az emberek nem tudnak eljutni (például magas hőmérsékletű területeken vagy az emberre káros területeken, például nukleáris sugárzási területeken). Azt is túlmutatnak az emberek fiziológiai határait, és kap külső információkat, hogy nem lehet érezni az emberi érzékek.
Osztályozás
A vizsgált tárgy modulációs módja szerint a következő intenzitásmodulációra, polarizációs módra, fázismódra és frekvenciaüzemmódra osztható;
Attól függően, hogy a fény zavarja- e, felosztható: interferencia típus és interferencia mentes típus;
Attól függően, hogy a mérés a távolság növekedésével folyamatosan nyomon követhető-e, a következőkre osztható fel: elosztott és pont alapú;
Az optikai szál szerepe szerint az érzékelőkben: az egyik típus funkcionális (funkcionális szál, rövidítve FF) érzékelők, más néven érzékelőérzékelők; A másik nem funkcionális típus (nem funkcionális fiber, rövidítve NFF), és Ez az úgynevezett fényáteresztő érzékelő.
Összecsukható függvény típusa
A funkcionális érzékelő az optikai szál jellemzőit használja az optikai szál érzékeny elemként való használatához. A mért fény modulálja az optikai szálban átvitt fényt, hogy megváltoztassa a továbbított fény intenzitását, fázisát, frekvenciáját vagy polarizációs állapotát. A jelet demodulálják, hogy megkapjuk a vizsgált jelet.
Az optikai szál nem csak egy könnyű vezető közeg, hanem egy érzékeny elem. A fény mérik, és modulált az optikai szál, és multimode optikai szál többnyire használják.
Előnyök: kompakt szerkezet és nagy érzékenység.
Hátrányok: speciális optikai szál szükséges, magas költségek,
Tipikus példák: száloptikás giroszkópok, száloptikás hidrofonok stb.
Hajtogatott, nem funkcionális száltípus
A nem funkcionális optikai szálérzékelők más érzékeny alkatrészeket használnak a mért változások érzékelésére. Az optikai szálakat csak információátviteli közegként használják, és gyakran használnak egymódusú optikai szálakat.
Az optikai szál csak szerepet játszik a vezető fény, és a fény az optikai szál-típusú érzékeny elem modulált a mérés.
Előnyök: Optikai szál használható elektromos szigetelés és adatátvitel, és a jel által továbbított optikai szál nem befolyásolja az elektromágneses interferencia.
A legtöbb gyakorlati is nem funkcionális optikai szál érzékelők. Az AnyWay változó frekvenciájú feszültségérzékelője, változó frekvenciájú áramérzékelője és változó frekvenciájú teljesítményérzékelője (a feszültség és az áramérzékelők kombinációja) a nem funkcionális optikai szálas érzékelők közé tartozik, amelyek egyedülálló előnyökkel rendelkeznek a komplex elektromágneses környezetekben végzett teljesítménymérésben.
Az optikai érzékelők egy új technológia, amely az elmúlt években alakult ki. Ezt fel lehet használni az intézkedés a különböző fizikai mennyiségben, mint például a hangtér, elektromos mező, nyomás, hőmérséklet, szögsebesség, gyorsulás, stb, és azt is teljes mérési feladatokat, amelyek nehezen teljes a meglévő mérési technológiák. Egy kis térben, erős elektromágneses interferenciában és nagyfeszültségű környezetben az optikai érzékelők egyedülálló képességeket mutattak. Több mint 70 féle optikai szálas érzékelő van, amelyek nagyjából optikai szálérzékelőkre és optikai szálakat használó érzékelőkre vannak osztva.
Az úgynevezett optikai szálérzékelő azt jelenti, hogy maga az optikai szál közvetlenül megkapja a külső mérést. A külső mért fizikai mennyiség a mérőkar hosszának, törésmutatójának és átmérőjének megváltozását okozhatja, így az optikai szálban átvitt fény megváltozik az amplitúdóban, fázisban, frekvenciában, polarizálva stb. A mérőkar által átvitt fény és a referenciakar referenciafénye zavarja egymást (összehasonlítás), így a kimeneti fény fázisa (vagy amplitúdója) megváltozik, és a mért változás ezen változás alapján kimutatható. Az optikai szálban átvitt fázis rendkívül érzékeny a külső hatásokra, és a 10 mínusz 4 radián kis fázisváltozásnak megfelelő fizikai mennyiség az interferencia-technológia segítségével kimutatható. A tekercselési tulajdonságok és az optikai szál alacsony elvesztése segítségével egy nagyon hosszú optikai szál at tekerhető egy kis átmérőjű optikai száltekercsbe, hogy növelje a kihasználtsági hosszt és magasabb érzékenységet érjen el.
Az optikai szálas akusztikai érzékelő olyan érzékelő, amely magát az optikai szálat használja. Amikor az optikai szál van kitéve egy nagyon kis külső erő, akkor kissé hajlított, és a fényáteresztő képessége jelentősen megváltozik. A hang egyfajta mechanikus hullám, és hatása az optikai szálra az optikai szál kényszerítése és hajlítás. A hang erőssége hajlítással nyerhető el. Száloptikás giroszkóp is egyfajta optikai érzékelő. Összehasonlítva a lézeres giroszkóp, száloptikás giroszkóp nagy érzékenységű, kis méretű és alacsony költségű. Ezt fel lehet használni a nagy teljesítményű inerciális navigációs rendszerek a légi járművek, hajók, rakéták, stb Az ábra az üvegszálas érzékelő turbina áramlásmérőjének elvét mutatja.
Hajtogatott Bragg rács
Fiber Bragg rácsérzékelő (FBS) egyfajta optikai érzékelő a legmagasabb frekvenciájú és legszélesebb körű. Ez a fajta érzékelő megváltoztathatja a visszavert fényhullám hullámhosszát a környezeti hőmérséklet és/vagy törzs változásának megfelelően. Fiber Bragg rácsok használják, hogy ki egy kis része a fény-érzékeny rost oka a fényhullámok időszakos eloszlása fényintenzitás keresztül holografikus interferometria vagy fázis maszkolás. Ily módon az optikai szál optikai törésmutatója véglegesen megváltozik a besugárzott fényhullám intenzitásának megfelelően. Az időszakos változások a fénytörési index által okozott ez a módszer az úgynevezett rost Bragg rácsok.
Amikor egy széles spektrumú gerenda szaporítják a rost Bragg rács, minden kis szegmense a rost után a törésmutató megváltozott csak tükrözi egy adott hullámhosszon a fény. Ezt a hullámhosszt Bragg hullámhossznak hívják. Ez a jellemző teszi Fiber Bragg rácsok csak tükrözik fényhullámok egy adott hullámhosszon, míg a fényhullámok más hullámhosszon lesz szaporítani.
Az optikai szál optikai szálérzékelőben betöltött szerepe szerint kétféle típusra osztható: érzékelési típus és fényáteresztő típus.
Az optikai szál az érzékelő típusú optikai szál érzékelő nem csak továbbítja a fényt, hanem úgy működik, mint egy fotoelektromos érzékelő. Mivel a külső környezet hatással van magára az optikai szálra, a mérendő fizikai mennyiség az optikai szálon keresztül hat az érzékelőre, így az optikai hullámvezető tulajdonságai (fényintenzitás, fázis, polarizációs állapot, hullámhossz stb.) modulálódnak. Az érzékelő típusú optikai szálérzékelők et tovább osztják fényhangsúlyozó típusra, fázismodulációs típusra, rezgésállapot modulációs típusra és hullámhossz modulációtípusra.
Hajtogatott fényáteresztő szál
A fényáteresztő típusú optikai szál érzékelő bemenetek optikai jel modulált a mért tárgy az optikai szál, majd elvégzi a mérésfeldolgozásával az optikai jel a kimenetvégén. Ez a fajta érzékelő egy másik fényérzékeny elem érzékeny a fizikai mennyiséget kell mérni, és az optikai szál csak akkor használható, mint a fényáteresztő elem kell csatolni egy érzékeny elem, amely képes modulálni a fény által továbbított optikai szál alkotnak érzékelő elem. Az optikai érzékelők három típusra oszthatók: pontoptikai érzékelők, integrált optikai érzékelők és elosztott optikai érzékelők a mérési tartományuknak megfelelően. Ezek közül az elosztott optikai szálérzékelőket a nagy szerkezetek törzseloszlásának érzékelésére használják, és gyorsan és roncsolásmentesen mérhetik az elmozdulást, a belső vagy felületi feszültséget és a szerkezet egyéb fontos paramétereit. A fajta optikai érzékelők használt építőmérnöki elsősorban a Math-Zender interferometrikus optikai érzékelők, Fabry-pero üreg optikai érzékelők, és a szál Bragg rács érzékelők.
Az optikai szálérzékelő könnyedsége, tartóssága és hosszú távú stabilitása lehetővé teszi, hogy könnyen alkalmazható legyen a különböző építőanyagok, például acélszerkezetek és betonok belső terhelésére és alakváltozásának érzékelésére. Az épület szerkezetének megvalósult egészségügyi vizsgálata.
A száloptikás érzékelők másik fő kategóriája a száloptikás érzékelők használata. Szerkezete nagyjából a következő: Az érzékelő az optikai szál végén helyezkedik el, és az optikai szál csak egy fényátviteli vonal, amely a mért fizikai mennyiséget a fény amplitúdójává, fázisává vagy amplitúdójává alakítja. Ebben az érzékelőrendszerben a hagyományos érzékelő és optikai szál kombinálódik. Az optikai szál bevezetése lehetővé teszi a szonda alapú telemetria imitátrálását. Ez az optikai szálas átviteli érzékelő széles alkalmazási tartománysal rendelkezik, és könnyen használható, de pontossága valamivel alacsonyabb, mint az első típusú érzékelőé.
Az optikai szál egy emelkedő csillag az érzékelő családban. Széles körben használják az optikai szál kiváló teljesítményének köszönhetően. Ez egyfajta érzékelő érdemes megjegyezni a termelési gyakorlatban.
Az optikai érzékelők számos előnyüknek köszönhetően az érzékelőcsalád emelkedő csillagává váltak, és saját egyedi szerepüket játsszák a különböző mérésekben, és az érzékelőcsalád nélkülözhetetlen tagjává váltak.
Alkalmazás
Szigetelt szennyeződés, mágnesesség, hang, nyomás, hőmérséklet, gyorsulás, giroszkóp, elmozdulás, folyadékszint, nyomaték, fotoakusztikai, áram, optikai szál érzékelő használható elmozdulás, rezgés, forgatás, nyomás, hajlítás, törzs, sebesség, gyorsulás, áram , Mágneses mező, feszültség, páratartalom, hőmérséklet, hangtér, áramlás, koncentráció, PH érték és törzs mérés. Az optikai szálas érzékelők széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek, amelyek a nemzetgazdaság és a nemzetvédelem szinte minden fontos területét, valamint az emberek mindennapi életét érintik. Ezek biztonságosan és hatékonyan használhatók zord környezetben. Számos olyan technikai problémát oldanak meg, amelyek sok iparágban már évek óta léteznek. Piaci kereslet. Főként a következő alkalmazásokban nyilvánul meg:
Interferometrikus giroszkópok és rácsnyomás-érzékelők alkalmazása hidakban, gátakban, olajmezőkön stb. Az optikai szálas érzékelők beágyazhatók betonba, szénszálas erősítésű műanyagokba és különböző kompozit anyagokba, hogy teszteljék a stresszt, az építési stresszt és a dinamikus terhelési terhelést, hogy értékeljék a híd szerkezeti teljesítményét a rövid távú építési fázisban és a hosszú távú működési állapotban.
A villamosenergia-rendszer, meg kell mérni a hőmérséklet, az áram és egyéb paraméterek, mint például a hőmérséklet-érzékelés a stator és a rotor a nagyfeszültségű transzformátorok és a nagy motorok. Mivel az elektromos érzékelők érzékenyek az elektromágneses mező interferenciájára, ilyen esetekben nem használhatók. Száloptikás érzékelő. Az elosztott optikai szálhőmérséklet-érzékelő az elmúlt években kifejlesztett high-tech a térbeli hőmérséklet-eloszlás valós idejű mérésére. Elosztott optikai szál hőmérséklet érzékelő rendszer nem csak az előnye a közös optikai szál érzékelők, hanem képes mérni a hőmérséklet különböző pontjain mentén optikai szál. Az elosztott érzékelési képességével folyamatosan mérjük a különböző pontok hőmérsékletét néhány kilométeren belül az optikai szál mentén valós időben. A pozicionálási pontosság elérheti a mérők sorrendjét, és a mérési pontosság elérheti az 1 fokos szintet. Nagyon alkalmas a nagy léptékű metszéspont hőmérséklet mérésére. Jelentkezési alkalmak.
Ezen túlmenően, optikai szálas érzékelők is használható vasúti monitoring, rakéta meghajtó rendszerek, és az olajkút felderítése.
Optikai szál a figyelemre méltó előnye a szélessávú, nagy kapacitású, távolsági átviteli, és több paraméter, elosztott, és az alacsony energiafogyasztás érzékelés. Optikai szál érzékelő továbbra is elnyeli az új technológiák és eszközök optikai szálas kommunikáció, és a különböző optikai szál érzékelők várhatóan széles körben használják az interneten a dolgok.