1960-ban feltalálták a lézerfényt, és a lézerek feltalálása után a kutatók érdeklődést mutattak az optikai szálas kommunikációs rendszerek érzékelési, adatkommunikációs és sok más alkalmazásának tanulmányozása iránt. Ezt követően a száloptikai kommunikációs rendszer a gigabites és a gigabites adattovábbítás végső választásává vált. Ezt a száloptikai kommunikációt használják adat, hang, telemetria és videó továbbítására nagy távolságú kommunikációs vagy számítógépes hálózatokon vagy LAN-on keresztül. Ez a technológia fényhullám segítségével továbbítja az adatokat egy szálon keresztül, az elektronikus jeleket fényvé változtatva. A technológia kiváló jellemzői közé tartozik a könnyű súly, az alacsony csillapítás, a kisebb átmérőjű, a nagy távolságú jelátvitel, az átviteli biztonság stb.
Száloptikai érzékelők
Lényeges, hogy a telekommunikációs technológia megváltoztatta a száloptikai technológia legújabb fejleményeit. Az utolsó forradalom tervezőként jelent meg, amelyek ötvözték a produktív eredményeket optoelektronikai eszközök száloptikai-távközlési eszközökkel száloptikai érzékelők létrehozására. Az ezekhez az eszközökhöz kapcsolódó alkatrészeket gyakran fejlesztik száloptikai szenzoros alkalmazásokhoz. A száloptikai érzékelők képessége megnőtt a hagyományos érzékelők helyett.
Száloptikai érzékelők
Az optikai szenzornak is nevezett száloptikai érzékelők optikai szálat vagy érzékelő elemet használnak. Ezeket az érzékelőket bizonyos mennyiségek, például hőmérséklet, nyomás, rezgések, elmozdulások, forgások vagy vegyi anyagok koncentrációinak érzékelésére használják. A szálaknak annyi felhasználása van a távérzékelés területén, mert a távoli helyen nincs szükségük elektromos áramra, és méretük is apró.
A száloptikai érzékelők a legérzékenyebbek az érzéketlen körülmények között, beleértve a zajt, a magas rezgést, az extrém hőt, a nedves és instabil környezetet. Ezek az érzékelők könnyen elférnek kis területeken, és helyesen helyezhetők el, ahol rugalmas szálakra van szükség. A hullámhossz-eltolást egy eszköz, az optikai frekvencia-tartomány reflektrometria segítségével lehet kiszámítani. A száloptikai szenzorok késleltetését olyan eszköz segítségével lehet eldönteni, mint egy optikai időtartományú reflektométer.
A száloptikai érzékelő blokkvázlata
A száloptikai érzékelő általános blokkvázlata a fent látható. A blokkdiagram optikai forrásból áll ( Fénykibocsátó dióda , LASER és lézerdióda), optikai szál, érzékelő elem, optikai detektor és végfeldolgozó eszközök (optikai spektrum analizátor, oszcilloszkóp). Ezeket az érzékelőket a működési elvek, az érzékelők elhelyezkedése és alkalmazásuk alapján három kategóriába sorolják.
Száloptikai érzékelő rendszerek típusai
Ezek az érzékelők az alábbiak szerint osztályozhatók és magyarázhatók:
1. Az érzékelő helye alapján a száloptikai érzékelőket két típusba sorolják:
- Belső száloptikai érzékelők
- Külső optikai szenzor
Belső típusú száloptikai érzékelők
Az ilyen típusú érzékelőkben az érzékelés magában a szálban történik. Az érzékelők függenek az optikai szál tulajdonságaitól, hogy a környezeti akciót a-vá alakítsák moduláció a rajta áthaladó fénysugár. Itt a fényjel egyik fizikai tulajdonsága lehet frekvencia, fázis, polarizációs intenzitás. A belső száloptikai érzékelő leghasznosabb tulajdonsága, hogy elosztott érzékelést biztosít nagy távolságokra. A belső száloptikai érzékelő alapkoncepcióját a következő ábra mutatja.
Belső típusú száloptikai érzékelők
Külső típusú száloptikai érzékelők
Külső típusú száloptikai érzékelőkben a szál használható információhordozóként, amelyek utat mutatnak a fekete doboz felé. A fekete dobozba érkezett információktól függően fényjelet generál. A fekete doboz tükrökből készülhet,gáz vagy bármilyen más optikai jelet előállító mechanizmus. Ezekkel az érzékelőkkel mérjük a forgást, a rezgési sebességet, az elmozdulást, a csavarodást, a nyomatékot és a gyorsulást. A polgármester ezen érzékelők előnye az a képességük, hogy elérjék azokat a helyeket, amelyek egyébként elérhetetlenek.
Külső típusú száloptikai érzékelők
Ennek az érzékelőnek a legjobb példája a repülőgép sugárhajtóműjének belső hőmérsékletének mérése, amely egy szál segítségével sugárzást továbbít egy motoron kívül elhelyezkedő sugárzási pirométerbe. Ugyanígy ezek az érzékelők felhasználhatók a készülék belső hőmérsékletének mérésére is transzformátorok . Ezek az érzékelők kiváló védelmet nyújtanak a mérési jelek számára a zajkorrupció ellen. A következő ábra a külső optikai szenzor alapkoncepcióját mutatja be.
2. A működési elvek alapján a száloptikai érzékelőket három típusba sorolják:
- Intenzitás alapú
- Fázis alapú
- Polarizáció alapú
Intenzitás alapú száloptikai érzékelő
Az intenzitás alapú száloptikai érzékelők több fényt igényelnek, és ezek az érzékelők többféle üzemmódban nagy magszálakat használnak. A bemutatott ábra képet ad arról, hogy a fényintenzitás hogyan működik érzékelő paraméterként, valamint arról, hogy ez az elrendezés hogyan éri el a szálat rezgésérzékelő. Ha rezgés van, akkor a fény megváltozik az egyik végétől a másik végéig, és ez az intelligencia a rezgés amplitúdójának mérésére szolgál.
Intenzitás alapú száloptikai érzékelő
Az ábrán a közeli száloptika és rezgésérzékelő függ a későbbi részek fényintenzitásától. Ezeknek az érzékelőknek számos korlátja van a rendszer változó veszteségei miatt, amelyek nem fordulnak elő a környezetben. Ezek a változó veszteségek magukban foglalják a kötések miatti veszteségeket, a mikro- és makrohajlítási veszteségeket, az ízületek csatlakozásai miatt bekövetkező veszteségeket stb. A példák között szerepelnek intenzitás alapú érzékelők vagy mikrohajlító érzékelők és evanescent hullám érzékelők.
Ezeknek a száloptikai érzékelőknek az előnyei közé tartozik az alacsony költség, a valós elosztott szenzorként való teljesítmény képessége, nagyon egyszerűen kivitelezhető, a multiplexelés lehetősége stb. A hátrányok közé tartozik a fény intenzitásának változása és a relatív mérések stb.
Polarizáció alapú száloptikai érzékelő
A polarizáción alapuló optikai szálak fontosak az érzékelők egy bizonyos osztályához. Ez a tulajdonság egyszerűen módosítható különféle külső változókkal és így ezek típusú érzékelők paraméterek mérésére használható.Speciális szálakat és egyéb alkatrészeket fejlesztettek ki pontos polarizációs jellemzőkkel. Általában ezeket különféle mérési, kommunikációs és jelfeldolgozási alkalmazásokban használják.
Polarizáció alapú száloptikai érzékelő
A polarizáción alapuló száloptikai érzékelő optikai beállításait a fenti ábra mutatja. Úgy alakítják, hogy a fényforrásból származó fényt polarizátoron keresztül polarizálják. A polarizált fény 45 ° -tól indul a kiválasztott tengelyeken, hosszúságú kettős törésű polarizációt védő szálon. A rost ezen része érzékelő rostként szolgál. Ezután a két polarizációs állapot közötti fáziskülönbség megváltozik bármilyen külső zavar, például stressz vagy megterhelés esetén. Ezután a külső zavarok szerint a kimeneti polarizáció megváltozik. Így, figyelembe véve a kimenet polarizációs állapotát a szál következő végén, a külső zavarok észlelhetők.
Fázis alapú száloptikai érzékelő
Ezeket az érzékelőket használják az információs jel sugárzó fényének megváltoztatására, ahol a jelet a fázis alapú száloptikai érzékelő figyeli. Amikor egy fénysugarat áthaladnak az interferométeren, akkor a fény két nyalábra válik szét. Ebben az egyik sugár az érzékelő környezetnek van kitéve, a másik nyalábot pedig az érzékelő környezettől izolálják, amelyet referenciaként használnak. Miután a két szétválasztott gerenda újrakombinálódott, akkor akadályba kerülnek egymással. A leggyakrabban használt interferométerek a Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, rácsos és polarimetrikus interferométerek. Itt a Mach Zehnder és Michelson interferométereket mutatjuk be alább.
Fázis alapú száloptikai érzékelő
itt vannak különbségek és hasonlóságok a két interferométer között. A hasonlóságokat tekintve a Michelson-interferométert gyakran hajtogatott Mach Zehnder-interferométernek tekintik. A Michelson interferométer konfigurálásához csak egy optikai csatoló szükséges. Mivel a fény kétszer halad át az érzékelő és referencia szálakon, az optikai fáziseltolódás a szál egységnyi hosszára megduplázódik. Így Michelsonnak lényegesen jobb érzékenysége lehet. A Michelson további egyértelmű előnye, hogy az érzékelőt csak egyetlen szál segítségével lehet lekérdezni a forrás és a forrásdetektor modul között. A Michelson-interferométerhez azonban jó minőségű visszaverő tükörre van szükség
3. Az alkalmazás alapján a száloptikai érzékelőket három típusba sorolják, mint pl
- Kémiai érzékelő
- Fizikai érzékelő
- Bio orvosi érzékelő
Kémiai érzékelő
A kémiai szenzor olyan eszköz, amelyet kémiai információk átalakítására használnak mérhető fizikai jel formájában, amely társul egy bizonyos kémiai faj koncentrációjához. A kémiai szenzor az elemző készülék fontos alkotóeleme, és tartalmazhat néhány olyan eszközt, amelyek a következőket hajtják végre: funkciók: jelfeldolgozás, mintavétel és adatfeldolgozás. Az analizátor fontos része lehet az automatizált rendszernek.
Kémiai érzékelő
Az elemző mintavételi terv szerinti működése az idő függvényében monitorként működik. Ezek az érzékelők két funkcionális egységet tartalmaznak: egy receptort és egy átalakítót. A receptor részben a kémiai információ energiává alakul át, amelyet a jelátalakító mérhet. A jelátalakító részben a kémiai információ analitikai jellé alakul át, és nem mutat érzékenységet.
Fizikai érzékelő
A fizikai érzékelő olyan eszköz, amelyet a fizikai hatás és a természet szerint készítenek. Ezeket az érzékelőket arra használják, hogy információkat szolgáltassanak a rendszer fizikai tulajdonságairól. Ezt a típusú érzékelőket többnyire olyan érzékelők jelzik, mint a fotoelektromos érzékelők, piezoelektromos érzékelők , fémellenállású feszültségérzékelők és félvezető piezo-rezisztens érzékelők.
Bio orvosi érzékelő
Az orvosbiológiai szenzor egy olyan elektronikus eszköz, amelyet arra használnak, hogy a biomedicinális terekben különböző, nem elektromos mennyiségeket könnyen detektálható elektromos mennyiségekbe vigyen át. Emiatt ezek az érzékelők bekerülnek az egészségügyi elemzésbe. Ez az érzékelési technológia kulcsa az emberi kóros és fiziológiai információk gyűjtésének.
Bio orvosi érzékelő
Száloptikai érzékelők alkalmazásai
A száloptikai érzékelőket sokféle alkalmazásban használják, mint pl
- Fizikai tulajdonságok, például hőmérséklet, elmozdulás mérése,sebesség, alakváltozás bármilyen méretű vagy alakú szerkezetekben.
- Valós időben az egészség fizikai szerkezetének figyelemmel kísérése.
- Épületek és hidak, alagutak,Gátak, örökségi építmények.
- Éjjellátó kamera, elektronikus biztonsági rendszerek , Járművek kisütés-érzékelése és kerékterhelésének mérése.
Így áttekintés a száloptikai érzékelők és az alkalmazásokat megvitatták. Számos előnye van a száloptikai szenzorok nagy távolságú kommunikációra való alkalmazásának, amely magában foglalja a kis méretet, a könnyű súlyt, a tömörséget, a nagy érzékenységet, a széles sávszélességet stb. Ettől eltekintve a témával kapcsolatos bármilyen segítségért, ill szenzor alapú projektötletek , felveheti velünk a kapcsolatot az alábbi megjegyzések részben.
Fotók:
- Száloptikai érzékelő automationdirect
- Kémiai érzékelő harag.a
- Bio orvosi érzékelő imimg
