Optik Fiber optik kablo sistemi
Fiber optik algılama sistemi 1977'de başladı ve optik fiber iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte hızla gelişti. Optik fiber algılama sistemi, bir ülkedeki bilgi derecesini ölçmek için önemli bir göstergedir. Hangzhou Nesnelerin İnterneti ve Algılama Sistemi Uygulama Forumu'ndan optik fiber algılama sistemi, askeri, savunma, havacılık, sanayi ve madencilik işletmeleri, enerji ve çevre koruma, endüstriyel kontrol, tıbbi ve sağlık, ölçüm ve test, inşaat alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. , ev aletleri ve diğer alanlar. geniş bir pazar. Dünyada, sıcaklık, basınç, akış, yer değiştirme, titreşim, dönme, bükülme, sıvı seviyesi, hız, hızlanma, ses alanı, akım, gerilim, manyetik alan ve radyasyon gibi yüzlerce fiber optik algılama sistemi bulunmaktadır. Algılama.
Telemetri uzaktan kumandası için uygun olan optik lif çalışma frekansı bant genişliği, geniş dinamik aralık, mükemmel bir düşük kayıplı iletim hattıdır; belirli koşullar altında, fiber optik ölçümü veya alan yüklemesini kabul etmek için özellikle kolaydır, mükemmel bir hassas bileşendir; optik fiberin kendisi şarjlı değildir, küçük boyutlu, hafif, bükülmesi kolay, anti-elektromanyetik girişim, iyi radyasyon direnci, özellikle yanıcı, patlayıcı, alan kısıtlı ve güçlü elektromanyetik girişim gibi sert ortamlarda kullanım için uygundur. Bu nedenle, fiber optik algılama teknolojisi, kurulduğundan bu yana büyük ilgi gördü ve hemen hemen tüm alanlarda araştırıldı ve uygulandı, algılama teknolojisinin öncüsü oldu ve algılama teknolojisinin güçlü gelişimini teşvik etti.
Harici sinyallerin algılanması ve iletimi dahil olmak üzere optik fiber algılama (ölçülmüş). Algı (veya duyarlılık), dış sinyal tarafından şiddet (güç), dalga boyu, frekans, faz ve kutuplanma durumu ve değişim gibi değişen yasalarına göre iletilen ışık dalgasının fiziksel karakteristik parametrelerini ifade eder. ölçülen optik parametrenin dış sinyallerde "Algılama" değişiklikleri olduğunu. Bu "algı", esasen, fiberde yayılan ışık dalgalarını gerçek zamanlı olarak modüle eden harici bir sinyaldir. İletim adı verilen, optik fiberin harici sinyal tarafından modüle edilen optik dalgayı algılama için fotodetektöre ilettiği, harici sinyali optik dalgadan çıkardığı ve gerektiği gibi veri işlemesini, yani demodülasyonu gerçekleştirdiği anlamına gelir. Bu nedenle, fiber optik algılama teknolojisi hem modülasyon hem de demodülasyon tekniklerini, yani harici sinyalin (ölçülen) optik fiberdeki (veya yükleme tekniğindeki) optik dalga parametrelerini nasıl modüle ettiğini ve harici sinyalin modüle edilmiş ışık dalgasından nasıl çıkarıldığını (veya Ölçülen demodülasyon tekniği (veya algılama tekniği).
Dış sinyalin, algılama fiberindeki optik parametreleri modüle eden kısmına modülasyon bölgesi denir. Modülasyon alanı ve optik fiber arasındaki ilişkiye göre, modülasyon iki kategoriye ayrılabilir. Bir tür fonksiyonel modülasyondur ve modülasyon alanı optik fiberde bulunur. Harici sinyal, optik fiberin belirli iletim karakteristiği parametrelerini doğrudan değiştirerek optik dalgayı modüle eder. Böyle bir fiber-optik sensöre işlevsel bir tip (İşlevsel Fiber, kısaca FF tipi) veya içsel tip bir fiber-optik sensör denir ve ayrıca bir iç modülasyon tipi sensör haline gelir ve optik fiber "iletim" işlevlerine sahiptir ve "algılama". Işık kaynağına bağlı alıcı elyaf ve foto algılayıcıya bağlı alıcı elyaf, algılayıcı elyaf denilen sürekli bir elyaftır, bu nedenle fonksiyonel elyaf algılayıcısına ayrıca tamamen elyaflı veya algılayıcı elyaf algılayıcı da denir. Diğer tür fonksiyonel olmayan modülasyondur. Modülasyon alanı, optik fiberin dışındadır. Harici sinyal, harici modülasyon cihazı tarafından optik fibere giren optik dalgaya göre modüle edilir. Bu tip fiber optik sensöre İşlevsel Olmayan Fiber (NFF) veya dışsal denir. Fiber optik sensör tipi, verici fiber ve alıcı fiber sadece ışık ileten fiberler olarak adlandırılan ve sürekliliği olmayan ışık dalgalarını iletmeye yarar. Bu nedenle, işlevsel olmayan fiber optik sensör ayrıca ışık geçiren fiber sensörü veya harici olarak modüle edilmiş fiber sensörü olarak da adlandırılır.
Harici sinyal tarafından modüle edilen ışık dalgasının fiziksel karakteristik parametrelerinin değişmesine göre, ışık dalgasının modülasyonu beş türe ayrılabilir: ışık yoğunluğu modülasyonu, optik frekans modülasyonu, optik dalga boyu modülasyonu, optik faz modülasyonu ve polarizasyon modülasyon.
Mevcut herhangi bir fotodetektör yalnızca ışığın yoğunluğuna cevap verebildiği ve ışığın frekans, dalga boyu, faz ve polarizasyon modülasyon sinyaline doğrudan cevap veremediğinden, bir dönüşüm tekniği ile bir yoğunluk sinyaline dönüştürülmelidir. Tespiti alın ve uygulayın.
Optik fiber algılama teknolojisi uygulama sınıflandırması
Işık yoğunluğu modülasyonu
Işık vurgusu, fiber optik algılama teknolojisinde nispeten basit ve yaygın olarak kullanılan bir modülasyon yöntemidir. Temel prensip, fiberdeki ışığın (geniş spektrumlu ışık veya spesifik dalga boyu ışığının) yoğunluğunu (yani modülasyonunu) değiştirmek için dış sinyalin (ölçülen) rahatsızlığını kullanmak ve ardından çıkış ışığı yoğunluğunu (demodülasyon) ölçmek harici sinyali elde etmek. Ölçüm.
Faz modülasyonu
Optik faz modülasyonu, optik fiberde yayılan ışık dalgasının fazının, dış sinyalin belirli bir yasasına göre (ölçülen) değişimini ifade eder ve optik fazın değişim miktarı, ölçülen dış miktarı yansıtır.
Fiber optik algılama teknolojisinde kullanılan üç tip optik faz modülasyonu vardır. Bir tür, işlevsel modülasyondur ve dış sinyal, algılama kuvvetinin geometrik boyutunu ve kırılma indeksini, kuvvet gerilimi etkisi, termal gerilme etkisi, elastik ışık etkisi ve optik fiberin termo-optik etkisi yoluyla değiştirir, böylece optik faz değişmesine neden olur optik fiberde. Optik fazın modülasyonunu sağlamak. İkinci tip Sagnac etkisi modülasyonudur. Harici sinyal (rotasyon) fiberin kendi parametrelerini değiştirmez. Bunun yerine, eylemsiz alandaki dairesel fiber, zıt yönlerde çoğalan iki ışın arasında karşılık gelen optik yol farkını üretmek üzere döndürülür. Optik fazın modülasyonu. Üçüncü tip, işlevsel olmayan modülasyondur, yani optik dalga yolu farkını, algılama fiberinin dışındaki optik fibere değiştirerek optik fiberde optik fazın modülasyonudur.
Polarizasyon modülasyonu
Polarizasyon modülasyonu, harici sinyalin (ölçülen), fiberdeki ışık dalgasının polarizasyon düzleminin belli bir şekilde düzenli bir sapmaya (optik rotasyon) veya çift kırılmaya neden olduğu, böylece ışığın polarizasyon karakteristiğinde bir değişikliğe neden olduğu anlamına gelir. ışığın kutuplanma durumunda bir değişiklik tespit ederek. Dış dünyanın ölçüldüğü ölçülebilir.
Dalga boyu modülasyonu
Harici sinyal (ölçülen), optik fiberde iletilen ışığın dalga boyunu, frekans seçimi, filtreleme vb. İle değiştirir ve ölçülen dalga boyu değişikliği tespit edilebilir ve ölçülebilir. Bu modülasyon tipine optik dalga boyu modülasyonu denir .
Optik dalga boyu modülasyonu için mevcut yöntemler esas olarak optik frekans seçimi ve filtrelemedir. Geleneksel optik dalga boyu modülasyon metotları, esas olarak FP interferometrik filtreleme, Riot polarizasyon çift kırıcı filtreleme ve çeşitli yer değiştirme spektral seçimi gibi harici modülasyon tekniklerini içerir. Son 20 yılda, özellikle son yıllarda hızla gelişen fiber ızgara filtreleme teknolojisi, fonksiyonel optik dalga boyu modülasyon teknolojisi için yeni umutlar yarattı.
Frekans modülasyonu türü
Optik frekans modülasyonu, harici sinyalin (ölçülen) optik fiberde iletilen optik dalganın frekansını modüle ettiği ve frekans kaymasının ölçüleni yansıttığı anlamına gelir. Şu anda, Doppler yönteminde daha fazla modülasyon yöntemi kullanılmaktadır, yani harici sinyal, işlevsel olmayan bir modülasyon olan Doppler etkisi yoluyla alıcı fiberdeki optik dalganın frekansını modüle etmektedir.
Sensör özellikleri:
Elektromanyetik parazitlere karşı yüksek hassasiyet ve bağışıklık. Çünkü fiber sensör algılama sisteminin dış alan tarafından engellenmesi zordur ve optik sinyal iletim sırasında elektromanyetik dalga ile etkileşime girmez ve elektriksel gürültüden etkilenmez. Bu özellik nedeniyle, güç sensörü tespitinde fiber sensör elde edilir. yaygın olarak kullanılan.
Fiber iyi bir esnekliğe ve tokluğa sahiptir, bu nedenle sensör yerinde inceleme gereksinimlerine göre farklı şekillerde yapılabilir.
Ölçülen frekans bant genişliği ve dinamik yanıt aralığı büyük.
Güçlü taşınabilirliğe sahiptir ve ses alanı, manyetik alan, basınç, sıcaklık, hızlanma, yer değiştirme, sıvı seviyesi, akış, akım, radyasyon vb. Dahil olmak üzere farklı fiziksel büyüklükteki sensörlere yapılabilir.
Bilgisayarlara ve fiber optik sistemlere bağlanması son derece gömülebilir ve kolaydır, böylece telemetri ve sistemin kontrolünü kolaylaştırabilir.
Bir uygulama lication
Yapısal Mühendislik Denetiminde Optik Fiber Algılama Teknolojisi
Köprü Tespitinde Optik Fiber Algılama Teknolojisi
Geoteknik Mekanik ve Mühendislikte Optik Fiber Algılama Teknolojisi
Optik fiber algılama teknolojisinin askeri uygulaması