Inleiding tot glasvezelsensoren en hun typen met toepassingen

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





In het jaar 1960 werd laserlicht uitgevonden en na de uitvinding van lasers hadden onderzoekers interesse getoond om de toepassingen van optische vezelcommunicatiesystemen voor detectie, datacommunicatie en vele andere toepassingen te bestuderen. Vervolgens de glasvezel communicatiesysteem is de ultieme keuze geworden voor gigabits en meer dan gigabit gegevensoverdracht. Dit type glasvezelcommunicatie wordt gebruikt om gegevens, spraak, telemetrie en video over lange afstandscommunicatie of computernetwerken of LAN's te verzenden. Deze technologie gebruikt een lichtgolf om de gegevens over een vezel te verzenden door elektronische signalen in licht te veranderen. Enkele van de uitstekende karakteristieke kenmerken van deze technologie zijn onder meer het lage gewicht, de lage demping, de kleinere diameter, de signaaloverdracht over lange afstanden, de transmissiebeveiliging, enzovoort.

Vezel Optische Sensoren

Vezel Optische Sensoren



Veelbetekenend, de telecommunicatietechnologie heeft de recente vooruitgang in glasvezeltechnologie veranderd. De laatste revolutie verscheen als ontwerpers om de productieve resultaten van te combineren opto-elektronische apparaten met glasvezel-telecommunicatieapparaten om glasvezelsensoren te maken. Veel van de componenten die bij deze apparaten horen, zijn vaak ontwikkeld voor toepassingen met optische vezels. Het vermogen van de optische vezelsensoren is toegenomen in plaats van traditionele sensoren.


Vezel Optische Sensoren

De optische vezelsensoren, ook wel optische vezelsensoren genoemd, gebruiken optische vezels of detectie-elementen. Deze sensoren worden gebruikt om bepaalde grootheden te detecteren, zoals temperatuur, druk, trillingen, verplaatsingen, rotaties of concentratie van chemische soorten. Vezels hebben zoveel toepassingen op het gebied van teledetectie omdat ze op de afgelegen locatie geen elektrische stroom nodig hebben en ze maar klein zijn.



Vezeloptische sensoren zijn uitstekend geschikt voor ongevoelige omstandigheden, waaronder lawaai, sterke trillingen, extreme hitte, natte en onstabiele omgevingen. Deze sensoren passen gemakkelijk in kleine ruimtes en kunnen overal correct worden geplaatst waar flexibele vezels nodig zijn. De golflengteverschuiving kan worden berekend met behulp van een apparaat, optische frequentiedomeinreflectrometrie. De tijdsvertraging van de optische vezelsensoren kan worden bepaald met behulp van een apparaat zoals een optische tijddomeinreflectometer.

Blokschema van optische vezelsensor

Blokschema van optische vezelsensor

Het algemene blokschema van de glasvezelsensor wordt hierboven weergegeven. Het blokschema bestaat uit optische bron ( Lichtgevende diode , LASER en laserdiode), optische vezel, sensorelement, optische detector en eindverwerkingsapparatuur (optische spectrumanalysator, oscilloscoop). Deze sensoren zijn ingedeeld in drie categorieën op basis van de werkingsprincipes, sensorlocatie en toepassing.

Soorten glasvezelsensorsystemen

Deze sensoren kunnen op de volgende manier worden geclassificeerd en uitgelegd:


1. Op basis van de sensorlocatie worden de optische vezelsensoren ingedeeld in twee typen:

  • Intrinsieke optische vezelsensoren
  • Extrinsieke glasvezelsensor

Intrinsiek type glasvezelsensoren

Bij dit type sensoren vindt de detectie plaats in de vezel zelf. De sensoren zijn afhankelijk van de eigenschappen van de optische vezel zelf om een ​​omgevingsactie om te zetten in een modulatie van de lichtstraal die er doorheen gaat. Hier kan een van de fysieke eigenschappen van het lichtsignaal de vorm hebben van frequentie, fase, polarisatie-intensiteit. Het handigste kenmerk van de intrinsieke optische vezelsensor is dat deze een gedistribueerde detectie biedt over lange afstanden. Het basisconcept van de intrinsieke optische vezelsensor wordt weergegeven in de volgende afbeelding.

Intrinsiek type glasvezelsensoren

Intrinsiek type glasvezelsensoren

Extrinsiek type glasvezelsensoren

In optische vezelsensoren van het extrinsieke type kan de vezel worden gebruikt als informatiedragers die de weg wijzen naar een zwarte doos. Het genereert een lichtsignaal afhankelijk van de informatie die bij de zwarte doos is binnengekomen. De zwarte doos kan van spiegels zijn gemaaktgas of enig ander mechanisme dat een optisch signaal genereert. Deze sensoren worden gebruikt om rotatie, trillingssnelheid, verplaatsing, verdraaiing, koppel en versnelling te meten. De burgemeester voordeel van deze sensoren is hun vermogen om plaatsen te bereiken die anders onbereikbaar zijn.

Extrinsiek type glasvezelsensoren

Extrinsiek type glasvezelsensoren

Het beste voorbeeld van deze sensor is de binnentemperatuurmeting van de vliegtuigstraalmotor die een vezel gebruikt om een ​​straling naar een stralingspyrometer te sturen, die zich buiten de motor bevindt. Op dezelfde manier kunnen deze sensoren ook worden gebruikt om de interne temperatuur van de transformatoren ​Deze sensoren bieden uitstekende bescherming van meetsignalen tegen ruiscorruptie. De volgende afbeelding toont het basisconcept van de extrinsieke optische vezelsensor.

2. Op basis van werkingsprincipes worden glasvezelsensoren ingedeeld in drie typen:

  • Intensiteit gebaseerd
  • Fase gebaseerd
  • Polarisatie gebaseerd

Op intensiteit gebaseerde optische vezelsensor

Op intensiteit gebaseerde glasvezelsensoren hebben meer licht nodig en deze sensoren gebruiken vezels met een multi-mode-grote kern. De getoonde afbeelding geeft een idee over hoe de lichtintensiteit werkt als een detectieparameter en hoe deze opstelling ervoor zorgt dat de vezel werkt als een trillingssensor. Als er een trilling is, zal er een verandering in het licht optreden van het ene uiteinde naar het andere uiteinde en dit zal de intelligentie opleveren voor het meten van de trillingsamplitude.

Op intensiteit gebaseerde optische vezelsensor

Op intensiteit gebaseerde optische vezelsensor

In de figuur zijn de dichterbij gelegen glasvezel- en trillingssensor afhankelijk van de lichtintensiteit in latere delen. Deze sensoren hebben veel beperkingen vanwege variabele verliezen in het systeem die niet voorkomen in de omgeving. Deze variabele verliezen omvatten verliezen als gevolg van splitsingen, micro- en macrobuigverliezen, verliezen als gevolg van verbindingen bij verbindingen, enz. Voorbeelden zijn op intensiteit gebaseerde sensoren of microbochtsensor en vluchtige golfsensor.

De voordelen van deze optische vezelsensoren zijn onder meer lage kosten, vermogen om te presteren als echte gedistribueerde sensoren, zeer eenvoudig te implementeren, mogelijkheid om te worden gemultiplexed, enz. De nadelen zijn onder meer variaties in de intensiteit van het licht en relatieve metingen, enz.

Op polarisatie gebaseerde glasvezelsensor

Op polarisatie gebaseerde optische vezels zijn belangrijk voor een bepaalde klasse sensoren. Deze eigenschap kan eenvoudig worden gewijzigd door verschillende externe variabelen en dus deze soorten sensoren kan worden gebruikt voor het meten van een reeks parametersSpeciale vezels en andere componenten zijn ontwikkeld met exacte polarisatiefuncties. Over het algemeen worden deze gebruikt in een verscheidenheid aan meet-, communicatie- en signaalverwerkingstoepassingen.

Op polarisatie gebaseerde glasvezelsensor

Op polarisatie gebaseerde glasvezelsensor

De optische opstelling voor een op polarisatie gebaseerde glasvezelsensor wordt hierboven weergegeven. Het wordt gevormd door het licht van de lichtbron door een polarisator te polariseren. Het gepolariseerde licht wordt gestart op 45o naar de geselecteerde assen van een lengte van dubbelbrekende polarisatiebeschermende vezel. Dit deel van de vezel wordt gebruikt als detectievezel. Vervolgens wordt het faseverschil tussen de twee polarisatietoestanden veranderd onder externe storingen zoals spanning of spanning. Vervolgens wordt, in overeenstemming met de externe storingen, de uitgangspolarisatie veranderd. Dus door rekening te houden met de uitgangspolarisatietoestand aan het volgende uiteinde van de vezel, kunnen de externe storingen worden gedetecteerd.

Fase gebaseerde glasvezelsensor

Dit soort sensoren wordt gebruikt om het emitterlicht op het informatiesignaal te veranderen, waarbij het signaal wordt waargenomen door de op fase gebaseerde optische vezelsensor. Wanneer een lichtbundel door de interferometer wordt geleid, wordt het licht in twee bundels gescheiden. Waarin één bundel wordt blootgesteld aan de detectieomgeving en de andere bundel wordt geïsoleerd van de detectieomgeving, die als referentie wordt gebruikt. Zodra de twee gescheiden balken opnieuw zijn gecombineerd, gaan ze elkaar in de weg zitten. De meest gebruikte interferometers zijn Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, rooster- en polarimetrische interferometers. Hier worden de Mach Zehnder- en Michelson-interferometers hieronder getoond.

Fase gebaseerde glasvezelsensor

Fase gebaseerde glasvezelsensor

hier zijn verschillen en overeenkomsten tussen de twee interferometers. In termen van overeenkomsten wordt de Michelson-interferometer vaak beschouwd als een gevouwen Mach Zehnder-interferometer. De configuratie van de Michelson-interferometer vereist slechts één optische vezelkoppeling. Omdat het licht twee keer door de detectie- en referentievezel gaat, wordt de optische faseverschuiving per lengte-eenheid van de vezel verdubbeld. De Michelson kan dus in wezen een betere gevoeligheid hebben. Een ander duidelijk voordeel van de Michelson is dat de sensor kan worden opgevraagd met slechts een enkele vezel tussen de bron- en brondetectormodule. Maar voor de Michelson-interferometer is een reflectiespiegel van goede kwaliteit vereist

3. Op basis van de toepassing worden glasvezelsensoren ingedeeld in drie typen, zoals

  • Chemische sensor
  • Fysieke sensor
  • Bio medische sensor

Chemische sensor

Een chemische sensor is een apparaat dat wordt gebruikt om chemische informatie om te zetten in de vorm van een meetbaar fysiek signaal dat is gekoppeld aan de concentratie van een bepaalde chemische soort. De chemische sensor is een belangrijk onderdeel van een analysator en kan enkele apparaten bevatten die het volgende uitvoeren functies: signaalverwerking, bemonstering en gegevensverwerking. Een analysator kan een belangrijk onderdeel zijn van een geautomatiseerd systeem.

Chemische sensor

Chemische sensor

De werking van de analysator volgens een bemonsteringsplan als functie van de tijd fungeert als een monitor. Deze sensoren bevatten twee functionele eenheden: een receptor en een transducer. In het receptorgedeelte wordt de chemische informatie omgezet in een energie die kan worden gemeten door de transducer. In het transducergedeelte wordt de chemische informatie omgezet in een analytisch signaal en vertoont deze geen gevoeligheid.

Fysieke sensor

Een fysieke sensor is een apparaat dat is gemaakt volgens het fysieke effect en de aard. Deze sensoren worden gebruikt om de informatie over een fysieke eigenschap van het systeem te verstrekken. Dit type sensoren wordt meestal aangeduid door sensoren zoals foto-elektrische sensoren, piëzo-elektrische sensoren , metalen weerstandssensoren en piëzo-resistieve halfgeleider-sensoren.

Bio medische sensor

Biomedische sensor is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om verschillende niet-elektrische grootheden in biomedische velden om te zetten in gemakkelijk detecteerbare elektrische grootheden. Om deze reden worden deze sensoren meegenomen in de zorganalyses. Deze detectietechnologie is de sleutel tot het verzamelen van menselijke pathologische en fysiologische informatie.

Bio medische sensor

Bio medische sensor

Toepassingen van optische vezelsensoren

Vezeloptische sensoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals

  • Meting van fysische eigenschappen zoals temperatuur, verplaatsingsnelheid, rek in structuren van elke grootte of vorm.
  • In realtime de fysieke structuur van de gezondheid bewaken.
  • Gebouwen en bruggen, tunnelsDammen, erfgoedstructuren.
  • Nachtzichtcamera, elektronische beveiligingssystemen , Gedeeltelijke ontladingsdetectie en wielbelastingen van voertuigen meten.

Aldus een overzicht van glasvezel sensoren en toepassingen is besproken. Er zijn veel voordelen verbonden aan het gebruik van optische vezelsensoren voor communicatie over lange afstanden, waaronder een klein formaat, een laag gewicht, compactheid, hoge gevoeligheid, brede bandbreedte, enz. Al deze kenmerken maken het beste gebruik van optische vezels als sensor. Afgezien hiervan, voor hulp met betrekking tot dit onderwerp of op sensoren gebaseerde projectideeën , kunt u contact met ons opnemen door te reageren in het commentaargedeelte hieronder.

Fotocredits: