Sensor gentian optik adalah sensor yang mengubah keadaan objek yang diukur menjadi isyarat cahaya yang dapat diukur. Prinsip kerja sensor gentian optik adalah menghantar kejadian pancaran cahaya dari sumber cahaya ke modulator melalui gentian optik, dan berinteraksi dengan parameter yang diukur luaran dalam modulator untuk menjadikan sifat optik cahaya seperti intensiti cahaya, panjang gelombang , frekuensi, fasa, keadaan polarisasi, dll. Ia berubah dan menjadi isyarat optik termodulasi, yang kemudian dikirim ke perangkat optoelektronik melalui serat optik, dan parameter yang diukur diperoleh setelah demodulator. Dalam keseluruhan proses, pancaran cahaya diperkenalkan melalui serat optik, dan kemudian dipancarkan setelah melewati modulator. Fungsi gentian optik adalah pertama untuk memancarkan pancaran cahaya, dan kedua bertindak sebagai modulator optik.
Arah pembangunan
Sensor berkembang ke arah kepekaan, ketepatan, kemampuan menyesuaikan diri, kekompakan dan kecerdasan. Dalam proses ini, sensor gentian optik, ahli keluarga sensor baru, sangat popular. Serat optik mempunyai banyak sifat yang sangat baik, seperti: prestasi gangguan radiasi anti-elektromagnetik dan atom, diameter kecil, sifat mekanikal ringan dan ringan; penebat, sifat elektrik bukan induktif; tahan air, ketahanan suhu tinggi, ketahanan kakisan, sifat kimia, dan lain-lain, ia dapat memainkan peranan telinga manusia di tempat yang tidak dapat dijangkau oleh orang (seperti kawasan suhu tinggi) atau kawasan yang berbahaya bagi manusia (seperti kawasan radiasi nuklear , dan ia juga dapat melampaui batas fisiologi manusia dan menerima deria manusia. Maklumat luaran yang tidak dapat anda rasakan.
ciri-ciri
1. Oleh kerana penggunaan prisma dalam reflektor, ia mempunyai prestasi pengesanan yang lebih tinggi dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi daripada sensor kawalan cahaya reflektif umum.
2. Berbanding dengan sensor kawalan cahaya yang terpisah, sambungan litar lebih mudah dan senang.
3. Reka bentuk gesper yang tertanam menjadikan pemasangan lebih mudah
menggunakan
1. Digunakan untuk penghantaran model digital seperti telefon dan jalur lebar rangkaian.
2. Status wang kertas, kad, duit syiling, buku laluan, dll yang digunakan untuk mesin layan diri, peralatan berkaitan terminal kewangan, dan kaunter wang
3. Digunakan untuk kedudukan produk, pengiraan, dan pengenalan pada peralatan automatik.
prinsip
Prinsip asas sensor gentian optik adalah menghantar cahaya dari sumber cahaya ke modulator melalui gentian optik. Setelah parameter yang akan diukur berinteraksi dengan cahaya yang memasuki kawasan modulasi, sifat optik cahaya (seperti intensiti cahaya, panjang gelombang, frekuensi, fasa, keadaan Polarisasi, dll.) Berubah, yang disebut cahaya isyarat termodulasi, dan kemudian gunakan pengaruh ciri-ciri penghantaran cahaya yang diukur untuk menyelesaikan pengukuran.
Terdapat dua prinsip pengukuran untuk sensor gentian optik.
(1) Prinsip sensor gentian optik jenis harta benda fizikal. Sensor gentian optik jenis sifat fizikal menggunakan kepekaan gentian optik terhadap perubahan persekitaran untuk menukar kuantiti fizikal input menjadi isyarat optik termodulasi. Prinsip kerjanya didasarkan pada kesan modulasi optik dari serat optik, iaitu apabila faktor persekitaran luaran seperti suhu, tekanan, medan elektrik, medan magnet, dan lain-lain berubah, ciri transmisi cahaya, seperti fasa dan intensiti cahaya , akan berubah.
Oleh itu, jika fasa cahaya dan intensiti cahaya berubah melalui gentian optik dapat diukur, perubahan kuantiti fizikal yang diukur dapat diketahui. Sensor jenis ini juga disebut jenis elemen sensitif atau sensor serat optik berfungsi. Rasuk sumber cahaya titik laser menyebar ke gelombang selari dan dibahagikan kepada dua jalur oleh pemisah rasuk, satu adalah jalur optik rujukan dan yang lain adalah jalur optik pengukuran. Parameter luaran (suhu, tekanan, getaran, dll.) Menyebabkan panjang serat berubah dan fasa cahaya fasa berubah, sehingga menghasilkan bilangan gangguan yang berbeza. Dengan menghitung modus pergerakannya, suhu atau tekanan dapat diukur.
(2) Prinsip sensor gentian optik berstruktur. Sensor gentian optik berstruktur adalah sistem pengukuran yang terdiri dari elemen pengesanan cahaya (elemen sensitif), gelung penghantaran gentian optik dan rangkaian pengukuran. Antaranya, serat optik hanya digunakan sebagai media transmisi cahaya, jadi ia juga disebut sebagai sensor gentian optik pemancar cahaya atau tidak berfungsi
prestasi
Serat optik mempunyai banyak sifat yang sangat baik, seperti: prestasi gangguan radiasi anti-elektromagnetik dan atom, diameter kecil, sifat mekanikal ringan dan ringan; penebat, sifat elektrik bukan induktif; rintangan air, rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, sifat kimia, dan lain-lain, ia dapat memainkan peranan telinga manusia di tempat yang tidak terjangkau atau berbahaya bagi manusia (seperti kawasan radiasi nuklear), dan juga dapat melampaui batas fisiologi manusia dan terima apa yang tidak dapat dirasakan oleh pancaindera manusia. Maklumat luar.
ciri-ciri
1. Kepekaan tinggi;
2. Bentuk geometri dapat disesuaikan dalam pelbagai aspek dan boleh dijadikan sensor gentian optik dalam bentuk apa pun;
Ketiga, ia dapat mengeluarkan peranti yang merasakan pelbagai maklumat fizikal (akustik, magnetik, suhu, putaran, dll.);
4. Ia boleh digunakan dalam voltan tinggi, bunyi elektrik, suhu tinggi, kakisan, atau persekitaran yang keras;
Kelima, dan mempunyai kesesuaian yang wujud dengan teknologi telemetri gentian optik.
Kelebihan sensor gentian optik adalah jika dibandingkan dengan sensor tradisional, sensor gentian optik menggunakan cahaya sebagai pembawa maklumat sensitif dan gentian optik sebagai media untuk menghantar maklumat sensitif. Ia mempunyai ciri-ciri pengukuran serat optik dan optik dan mempunyai rangkaian kelebihan yang unik. Prestasi penebat elektrik yang baik, keupayaan gangguan anti-elektromagnetik yang kuat, tanpa pencerobohan, kepekaan tinggi, mudah untuk melakukan pemantauan jarak jauh terhadap isyarat yang diukur, ketahanan kakisan, kalis letupan, jalur cahaya fleksibel, mudah disambungkan dengan komputer.
Sensor berkembang ke arah kepekaan, ketepatan, kemampuan menyesuaikan diri, kekompakan dan kecerdasan. Alat ini dapat digunakan di tempat yang tidak dapat dijangkau oleh orang (seperti kawasan suhu tinggi atau kawasan yang berbahaya bagi manusia, seperti kawasan radiasi nuklear). Ia juga dapat melampaui batas fisiologi manusia dan menerima maklumat luaran yang tidak dapat dirasakan oleh pancaindera manusia.
pengelasan
Menurut modulasi objek yang sedang diuji, dapat dibagi menjadi: modulasi intensitas, mod polarisasi, mod fasa, dan mod frekuensi;
Mengikut sama ada cahaya mengganggu, ia boleh dibahagikan kepada: jenis gangguan dan jenis bukan gangguan;
Mengikut sama ada pengukuran dapat dipantau secara berterusan ketika jarak meningkat, ia dapat dibahagikan kepada: diedarkan dan berdasarkan titik;
Menurut peranan gentian optik dalam sensor, ia boleh dibahagikan kepada: satu jenis adalah fungsi (Fungsional Fiber, disingkat sebagai FF), juga dikenali sebagai sensor penginderaan; yang lain adalah jenis yang tidak berfungsi (Non Functional Fiber, disingkat NFF), dan ia disebut sensor transmisi cahaya.
Jenis fungsi lipat
Sensor berfungsi menggunakan ciri-ciri gentian optik itu sendiri untuk menggunakan gentian optik sebagai elemen sensitif. Cahaya yang diukur memodulasi cahaya yang dipancarkan dalam serat optik untuk mengubah intensiti, fasa, frekuensi, atau keadaan polarisasi cahaya yang dipancarkan. Sinyal didemodulasi untuk mendapatkan isyarat yang diuji.
Serat optik bukan sahaja medium panduan cahaya, tetapi juga elemen sensitif. Cahaya diukur dan dimodulasi dalam gentian optik, dan serat optik multimode banyak digunakan.
Kelebihan: struktur padat dan kepekaan tinggi.
Kekurangan: diperlukan serat optik khas, kos tinggi,
Contoh biasa: giroskop gentian optik, hidrofon gentian optik, dll.
Jenis serat yang tidak berfungsi dilipat
Sensor gentian optik tidak berfungsi menggunakan komponen sensitif lain untuk merasakan perubahan yang sedang diukur. Serat optik hanya digunakan sebagai media penghantaran maklumat, dan serat optik mod tunggal sering digunakan.
Serat optik hanya berperanan sebagai petunjuk cahaya, dan cahaya pada elemen sensitif jenis gentian optik dimodulasi oleh pengukuran.
Kelebihan: Serat optik dapat digunakan untuk pengasingan elektrik dan penghantaran data, dan isyarat yang dihantar oleh serat optik tidak dipengaruhi oleh gangguan elektromagnetik.
Sebilangan besar yang praktikal adalah sensor gentian optik yang tidak berfungsi. Sensor voltan frekuensi berubah-ubah AnyWay&# 39, sensor arus frekuensi berubah-ubah, dan sensor kuasa frekuensi berubah (gabungan sensor voltan dan arus) tergolong dalam sensor gentian optik yang tidak berfungsi, yang mempunyai kelebihan unik dalam pengukuran daya di persekitaran elektromagnetik yang kompleks.
Sensor gentian optik adalah teknologi baru yang muncul dalam beberapa tahun terakhir. Ini dapat digunakan untuk mengukur berbagai kuantitas fisik, seperti medan suara, medan listrik, tekanan, suhu, kecepatan sudut, percepatan, dll., Dan juga dapat menyelesaikan tugas pengukuran yang sukar diselesaikan dengan teknologi pengukuran yang ada. Di ruang kecil, dalam gangguan elektromagnetik yang kuat dan persekitaran voltan tinggi, sensor gentian optik telah menunjukkan kemampuan unik. Terdapat lebih daripada 70 jenis sensor gentian optik, yang secara kasarnya dibahagikan kepada sensor dan sensor gentian optik menggunakan gentian optik.
Sensor gentian optik yang disebut bermaksud bahawa gentian optik itu sendiri secara langsung menerima pengukuran luaran. Kuantiti fizikal yang diukur luaran dapat menyebabkan panjang, indeks biasan, dan diameter lengan pengukur berubah, sehingga cahaya yang dipancarkan dalam serat optik berubah dalam amplitud, fasa, frekuensi, polarisasi, dll. Cahaya yang dipancarkan oleh lengan pengukur dan cahaya rujukan lengan rujukan saling mengganggu (dibandingkan), sehingga fasa (atau amplitud) cahaya output berubah, dan perubahan yang diukur dapat dikesan berdasarkan perubahan ini. Fasa yang dihantar dalam gentian optik sangat sensitif terhadap pengaruh luaran, dan kuantiti fizikal yang sesuai dengan perubahan fasa kecil 10 tolak 4 radian dapat dikesan dengan menggunakan teknologi gangguan. Dengan menggunakan sifat belitan dan kehilangan serat optik yang rendah, serat optik yang sangat panjang dapat digulung menjadi gegelung serat optik berdiameter kecil untuk meningkatkan panjang penggunaan dan mendapatkan kepekaan yang lebih tinggi.
Sensor akustik gentian optik adalah sensor yang menggunakan gentian optik itu sendiri. Apabila gentian optik dikenakan daya luaran yang sangat kecil, ia akan sedikit bengkok, dan kemampuan penghantaran cahaya akan berubah dengan banyak. Suara adalah sejenis gelombang mekanikal, dan kesannya pada gentian optik adalah memaksa gentian optik dan menghasilkan lenturan. Kekuatan suara dapat diperoleh dengan membongkok. Giroskop gentian optik juga merupakan sejenis sensor gentian optik. Berbanding dengan giroskop laser, giroskop serat optik mempunyai kepekaan tinggi, saiz kecil dan kos rendah. Ia dapat digunakan dalam sistem navigasi inersia berprestasi tinggi pada pesawat, kapal, peluru berpandu, dan lain-lain. Gambar menunjukkan prinsip flowmeter turbin sensor gentian optik.
Parut Bragg dilipat
Fiber Bragg Grating Sensor (FBS) adalah sejenis sensor gentian optik dengan frekuensi tertinggi dan julat terluas. Sensor jenis ini dapat mengubah panjang gelombang gelombang cahaya yang dipantulkan mengikut perubahan suhu dan / atau tekanan persekitaran. Fiber Bragg grating digunakan untuk mengekspos bahagian kecil serat sensitif cahaya ke gelombang cahaya dengan pengedaran intensiti cahaya secara berkala melalui interferometri holografik atau penyamaran fasa. Dengan cara ini, indeks biasan optik gentian optik akan diubah secara kekal mengikut intensiti gelombang cahaya yang disinari. Perubahan berkala dalam indeks biasan cahaya yang disebabkan oleh kaedah ini disebut gentian Bragg grating.
Apabila rasuk spektrum luas disebarkan ke kisi-kisi Bragg serat, setiap segmen kecil serat setelah indeks biasan diubah hanya akan memantulkan panjang gelombang cahaya tertentu. Panjang gelombang ini dipanggil panjang gelombang Bragg. Ciri ini menjadikan kisi-kisi Fiber Bragg hanya memantulkan gelombang cahaya dari panjang gelombang tertentu, sementara gelombang cahaya dari panjang gelombang lain akan disebarkan.
Menurut peranan gentian optik dalam sensor gentian optik, ia dapat dibahagikan kepada dua jenis: jenis penginderaan dan jenis transmisi cahaya.
Serat optik sensor gentian optik jenis penginderaan tidak hanya memancarkan cahaya, tetapi juga bertindak sebagai sensor fotolistrik. Oleh kerana pengaruh persekitaran luaran pada serat optik itu sendiri, kuantiti fizikal yang akan diukur bertindak pada sensor melalui gentian optik, sehingga sifat pandu gelombang optik (intensiti cahaya, fasa, keadaan polarisasi, panjang gelombang, dll. ) dimodulasi. Sensor gentian optik jenis sensor dibahagikan lagi kepada jenis penekanan cahaya, jenis modulasi fasa, jenis modulasi keadaan getaran dan jenis modulasi panjang gelombang.
Serat penghantaran cahaya dilipat
Sensor gentian optik jenis transmisi cahaya memasukkan isyarat optik yang dimodulasi oleh objek yang diukur ke dalam gentian optik, dan kemudian melakukan pengukuran dengan memproses isyarat optik pada akhir output. Sensor jenis ini mempunyai unsur fotosensitif lain yang sensitif terhadap kuantiti fizikal yang akan diukur, dan gentian optik hanya digunakan sebagai elemen transmisi cahaya mesti disertakan dengan elemen sensitif yang mampu memodulasi cahaya yang dihantar oleh serat optik untuk membentuk sensor unsur. Sensor gentian optik dapat dibahagikan kepada tiga jenis: sensor gentian optik titik, sensor gentian optik terpadu, dan sensor gentian optik yang diedarkan mengikut jarak pengukurannya. Antaranya, sensor gentian optik yang diedarkan digunakan untuk mengesan penyebaran regangan struktur besar, dan dapat dengan cepat dan tidak merosakkan mengukur anjakan, tekanan dalaman atau permukaan dan parameter penting struktur lain. Jenis sensor gentian optik yang digunakan dalam kejuruteraan awam terutamanya merangkumi sensor gentian optik interferometrik Math-Zender, sensor serat optik rongga Fabry-pero, dan sensor parut serat Bragg.
Ringan, ketahanan dan kestabilan jangka panjang sensor gentian optik membolehkannya diterapkan dengan mudah pada tekanan dalaman dan pengesanan regangan pelbagai bahan binaan seperti struktur keluli bangunan dan konkrit. Pemeriksaan kesihatan struktur bangunan yang direalisasikan.
Satu lagi kategori utama sensor gentian optik ialah penggunaan sensor gentian optik. Strukturnya kira-kira seperti berikut: Sensor terletak di hujung gentian optik, dan gentian optik hanyalah garis transmisi cahaya, yang mengubah kuantiti fizikal yang diukur menjadi amplitud, fasa atau amplitud cahaya. Dalam sistem sensor ini, sensor tradisional dan gentian optik digabungkan. Pengenalan serat optik memungkinkan untuk mewujudkan telemetri berasaskan probe. Sensor transmisi gentian optik ini mempunyai rangkaian aplikasi yang luas dan mudah digunakan, tetapi ketepatannya sedikit lebih rendah daripada sensor jenis pertama.
Serat optik adalah bintang yang semakin meningkat dalam keluarga sensor. Ia digunakan secara meluas kerana prestasi serat optik yang sangat baik. Ia adalah sejenis sensor yang perlu diperhatikan dalam latihan pengeluaran.
Sensor gentian optik telah menjadi bintang yang semakin meningkat dalam keluarga sensor kerana banyak kelebihannya, dan memainkan peranan unik mereka sendiri dalam pelbagai pengukuran, menjadi anggota keluarga sensor yang sangat diperlukan.
permohonan
Terisolasi dari kotoran, kemagnetan, suara, tekanan, suhu, percepatan, giro, perpindahan, tingkat cairan, torsi, fotoakustik, arus, sensor serat optik dapat digunakan untuk perpindahan, getaran, putaran, tekanan, lenturan, regangan, kecepatan, percepatan, arus, medan magnet, voltan, kelembapan, suhu, medan bunyi, aliran, kepekatan, nilai PH dan pengukuran regangan. Sensor gentian optik mempunyai pelbagai aplikasi, yang melibatkan hampir semua bidang penting ekonomi negara dan pertahanan negara dan kehidupan seharian rakyat. Mereka boleh digunakan dengan selamat dan berkesan di persekitaran yang keras. Mereka menyelesaikan banyak masalah teknikal yang telah wujud di banyak industri selama bertahun-tahun. Permintaan pasaran. Terutamanya ditunjukkan dalam aplikasi berikut:
Penerapan giroskop interferometrik dan sensor tekanan parutan di jambatan, empangan, ladang minyak, dan lain-lain dalam pembinaan bandar. Sensor gentian optik boleh dilekatkan dalam konkrit, plastik bertetulang gentian karbon dan pelbagai bahan komposit untuk menguji kelonggaran tekanan, tekanan pembinaan dan tekanan beban dinamik, untuk menilai prestasi struktur jambatan dalam fasa pembinaan jangka pendek dan jangka masa panjang. keadaan operasi jangka.
Dalam sistem kuasa, perlu mengukur suhu, arus dan parameter lain, seperti pengesanan suhu di stator dan rotor transformer voltan tinggi dan motor besar. Oleh kerana sensor elektrik terdedah kepada gangguan medan elektromagnetik, sensor tersebut tidak dapat digunakan dalam keadaan seperti itu. Sensor Fiber Optik. Sensor suhu gentian optik yang diedarkan adalah teknologi tinggi yang dikembangkan dalam beberapa tahun kebelakangan untuk pengukuran masa nyata pengagihan medan suhu ruang. Sistem penginderaan suhu gentian optik yang diedarkan tidak hanya mempunyai kelebihan sensor serat optik biasa, tetapi juga memiliki kemampuan untuk mengukur suhu pelbagai titik di sepanjang serat optik. Dengan kemampuan penginderaan terdistribusi, kita dapat terus mengukur suhu pelbagai titik dalam jarak beberapa kilometer di sepanjang gentian optik dalam masa nyata. Ketepatan kedudukan boleh mencapai urutan meter, dan ketepatan pengukuran dapat mencapai tahap 1 darjah. Ia sangat sesuai untuk pengukuran suhu persimpangan berskala besar. Majlis permohonan.
Selain itu, sensor gentian optik juga dapat digunakan dalam pemantauan kereta api, sistem pendorong roket, dan pengesanan sumur minyak.
Serat optik mempunyai kelebihan luar biasa dari jalur lebar, kapasiti besar, transmisi jarak jauh, dan penderiaan multi-parameter, diedarkan, dan penggunaan tenaga rendah. Sensor gentian optik dapat terus menyerap teknologi dan peranti baru untuk komunikasi gentian optik, dan pelbagai sensor gentian optik diharapkan dapat digunakan secara meluas di Internet of Things.
