OptikaiFiberSensing (ensing)System között
Az optikai érzékelő rendszer 1977-ben indult, és gyorsan fejlődött az optikai szálas kommunikációs technológia fejlesztésével. Az optikai szálérzékelő rendszer fontos mutatója az információzás mértékének mérésére egy országban. A Hangzhou Internet of Things and Sensing System Application Forum, az optikai szál érzékelő rendszer széles körben használják a katonai, védelmi, repülőgépipar, ipari és bányászati vállalkozások, az energia és a környezetvédelem, az ipari ellenőrzés, az orvosi és egészségügyi, mérési és tesztelési, építési, háztartási gépek és egyéb területeken. egy hatalmas piacon. Több száz száloptikás érzékelő rendszerek a világon, mint a hőmérséklet, nyomás, áramlás, elmozdulás, rezgés, forgás, hajlítás, folyadékszint, sebesség, gyorsulás, hangtér, áram, feszültség, mágneses mező és a sugárzás. Érzékelő.
Optikai szálas munkafrekvencia sávszélesség, nagy dinamikatartomány, alkalmas telemetriai távirányító, egy kiváló kis veszteségű átviteli vonal; bizonyos körülmények között, az optikai szál különösen könnyen elfogadható a mérés vagy a tér terhelés, kiváló érzékeny komponens; maga az optikai szál nem töltött, kis méretű, könnyű súly, könnyen hajlítható, elektromágneses interferencia, jó sugárzásállóság, különösen alkalmas olyan zord környezetben való használatra, mint a gyúlékony, robbanásveszélyes, űrkorlátozott és erős elektromágneses interferencia. Ezért a száloptikás érzékelő technológia a kezdetek óta nagy figyelmet kapott, és szinte minden területen kutatott és alkalmazott, az érzékelési technológia előfutárává vált, és előmozdította az érzékelési technológia erőteljes fejlesztését.
Optikai szálérzékelés, beleértve a külső jelek érzékelését és továbbítását (mérve). Az úgynevezett érzékelés (vagy érzékenység) a külső jel által a változó törvény szerint továbbított fényhullám fizikai jellemző paramétereire utal, mint például az intenzitás (teljesítmény), a hullámhossz, a frekvencia, a fázis és a polarizációs állapot, és a mért optikai paraméter változása a külső jelek "perceive" változásai. Ez a "felfogás" lényegében egy külső jel, amely modulálja a fényhullámok szaporító a rost valós időben. Az úgynevezett átvitel azt jelenti, hogy az optikai szál továbbítja a külső jel által modulált optikai hullámot a fotodetektornak észleléscéljából, kivonja a külső jelet az optikai hullámból, és szükség szerint adatfeldolgozást végez, azaz demodulációt. Ezért a száloptikás érzékelő technológia magában foglalja mind a modulációs és demodulációs technikákat, nevezetesen azt, hogy a külső jel (mért) hogyan modulálja az optikai hullám paramétereit az optikai szálban (vagy a betöltési technikában), és hogyan kell kivonni a külső jelet a modulált fényhullámból (demodulációs technika (vagy detrálási technika), amelyet mérnek).
A külső jelnek azt a részét, amely modulálja az optikai paramétereket az érzékelő rostban, modulációs régiónak nevezzük. A modulációs terület és az optikai szál közötti kapcsolat szerint a moduláció két kategóriába sorolható. Az egyik típus a funkcionális moduláció, és a modulációs terület az optikai szálban található. A külső jel modulálja az optikai hullámot azáltal, hogy közvetlenül megváltoztatja az optikai szál bizonyos átviteli jellemző paramétereit. Az ilyen száloptikás érzékelőt funkcionális típusnak (funkcionális szál, röviden FF típusú) vagy belső típusú száloptikás érzékelőnek nevezik, és belső modulációs típusú érzékelővé is válik, és az optikai szál "átviteli" és "érzékelési" funkciókkal rendelkezik. A fogadó szál párosul a fényforrás és a fogadó szál párosul a fotodetektor egy folyamatos szál úgynevezett érzékelő szál, így a funkcionális szál érzékelő is nevezik egy teljesen szálas vagy érzékelő szál érzékelő. A másik típus a nem funkcionális moduláció. A modulációs terület kívül esik az optikai szálon. A külső jelet a külső modulációs eszköz modulálja az optikai szálba belépő optikai hullámra. Ez a fajta optikai szál érzékelő az úgynevezett nem funkcionális fiber (NFF) vagy extrinsic. A fajta száloptikás érzékelő, az adó szál és a fogadó szál csak arra szolgálnak, hogy továbbítja a fényhullámok, amelyek az úgynevezett fényáteresztő szálak, és nincs folytonosság. Ezért a nem funkcionális száloptikás érzékelőt fényáteresztő szálérzékelőnek vagy külsőleg modulált szálérzékelőnek is nevezik.
A külső jel által modulált fényhullám fizikai jellemző paramétereinek változása szerint a fényhullám modulációja öt típusra osztható: fényintenzitás moduláció, optikai frekvenciamoduláció, optikai hullámhossz moduláció, optikai fázismoduláció és polarizációmoduláció.
Mivel bármely meglévő fotodetektor csak a fény intenzitására tud reagálni, és nem tud közvetlenül reagálni a fény frekvenciájára, hullámhosszára, fázisára és polarizációs modulációs jelére, valamilyen konverziós technikával intenzitási jelzé kell alakítani. Észlelés fogadása és megvalósítása.
Optikai szálérzékelő technológia alkalmazás osztályozása
Fényintenzitás modulációja
A fényhangsúly egy viszonylag egyszerű és széles körben használt modulációs módszer az optikai érzékelési technológiában. Az alapelv az, hogy használja a zavar a külső jel (mért) változtatni az intenzitás (azaz moduláció) a fény (széles spektrumú fény vagy adott hullámhosszú fény) a rost, majd az intézkedés a kimeneti fény intenzitása (demoduláció) elérni a külső jelet. Mérés.
Fázismoduláció
Az optikai fázismoduláció az optikai szálban a külső jel (mért) bizonyos törvénye szerint szaporító fényhullám fázisának változására utal, és az optikai fázis változásának mértéke tükrözi a mért külső mennyiséget.
Általában háromféle optikai fázismodulációt használnak a száloptikás érzékelési technológiában. Az egyik típus a funkcionális moduláció, és a külső jel megváltoztatja az érzékelő szál geometriai méretét és törésmutatóját az erőmegterhelési hatáson, a termikus alakváltozáson, a rugalmas fényhatáson és az optikai szál termooptikás hatásán keresztül, ezáltal az optikai szál optikai fázisának megváltozását okozva. Az optikai fázis modulációjának elérése érdekében. A második típus a Sagnac-effektáció. A külső jel (elforgatás) nem változtatja meg a rost paramétereit. Ehelyett a kör alakú szál a inerciális mezőben elfordul, hogy létrehozza a megfelelő optikai útvonal különbség a két gerendák, amelyek szaporító ellentétes irányban. Az optikai fázis modulációja. A harmadik típus a nem funkcionális moduláció, azaz az optikai fázis modulációja az optikai szálban az optikai hullámútvonal-különbség megváltoztatásával az optikai szálon kívül az érzékelő szálon kívül.
Polarizációmoduláció
A polarizációs moduláció azt jelenti, hogy a külső jel (mért) a fényhullám polarizációs síkjának szabályos alakváltozását (optikai elforgatását) okozza egy bizonyos módon, ezáltal változást okozva a fény polarizációs jellemzőjében, a fény polarizációs állapotának változását észlelve. Mérhető, hogy a külvilág ot mérik.
Hullámhossz moduláció
A külső jel (mért) frekvenciaválasztással, szűréssel stb. Ezt a modulációt optikaihullámhossz moduláció.
Az optikai hullámhossz moduláció jelenlegi módszerei elsősorban az optikai frekvenciaválasztás és -szűrés. A hagyományos optikai hullámhossz modulációs módszerek főként külső modulációs technikákat tartalmaznak, mint például az F-P interferometriás szűrés, a Riot polarizációs birefringent szűrés és a különböző elmozdulásspektrális szelekció. Az elmúlt 20 évben, különösen a rost rács szűrő technológia gyorsan fejlődött az elmúlt években megnyitotta az új kilátások a funkcionális optikai hullámhossz modulációs technológia.
Frekvenciamoduláció típusa
Az optikai frekvenciamoduláció azt jelenti, hogy a külső jel (mért) modulálja az optikai szálban továbbított optikai hullám frekvenciáját, és a frekvenciaeltolás tükrözi a mért jelet. Jelenleg több modulációs módszert alkalmaznak a Doppler-módszerben, vagyis a külső jel modulálja az optikai hullám frekvenciáját a fogadó szálban a Doppler-effekten keresztül, ami egy nem funkcionális moduláció.
Az érzékelő jellemzői:
Nagy érzékenység és az elektromágneses interferenciával szembeni védettség. Mivel az üvegszálas érzékelő érzékelő rendszert nehéz a külső mező zavarja, és az optikai jel nem lép kölcsönhatásba az elektromágneses hullámmal az átvitel során, és nem befolyásolja semmilyen elektromos zaj. Ennek a funkciónak köszönhetően a szálérzékelő az energiarendszer érzékelésében érhető el. széles körben használják.
A szál jó rugalmassággal és szívóssággal rendelkezik, így az érzékelő különböző formákban készülhet a helyszíni ellenőrzés igényeinek megfelelően.
A mért frekvenciasávszélesség és a dinamikus választartomány nagy.
Erős hordozhatósa, és különböző fizikai mennyiségű érzékelőkké alakítható, beleértve a hangteret, a mágneses mezőt, a nyomást, a hőmérsékletet, a gyorsulást, az elmozdulást, a folyadékszintet, az áramlást, az áramot, a sugárzást és így tovább.
Ez nagyon beágyazható és könnyen csatlakoztatható a számítógépek és optikai rendszerek, így könnyen megvalósítható telemetriai és ellenőrzése a rendszer.
Applicáció:
Optikai optikai érzékelő technológia szerkezeti mérnöki ellenőrzés
Optikai szálérzékelő technológia a hídérzékelésben
Optikai szálérzékelő technológia geotechnikai mechanikában és mérnöki tudományokban
Az optikai szálérzékelő technológia katonai alkalmazása