Typen, Arbeitsprinzipien, und Eigenschaften von faseroptischen Sensoren-INNO

Faseroptische Sensoren

Faseroptische Sensoren bestehen aus Modulen wie Lichtquellen, Übertragungsfasern, Sensorkomponenten oder Modulationszonen, Fotodetektoren, und anderen Komponenten, um einen faseroptischen Sensor zu bilden. Die Muster der Intensität, Wellenlänge, Amplitude, Phase, Polarisation, und Verteilungsparameter können durch äußere Faktoren wie die Temperatur beeinflusst werden, Druck, Beschleunigung, Stromspannung, aktuell, Verschiebung, Vibration, Drehung, Biegen, Beanspruchung, sowie chemische und biochemische Effekte auf den Strahlengang, Dies führt bei der Glasfaserübertragung zu entsprechenden Änderungen dieser Parameter. Faseroptische Sensoren werden verwendet, um die Größe entsprechender physikalischer Größen basierend auf der Beziehung zwischen diesen Parametern und Änderungen externer Faktoren zu erfassen.

Die Eigenschaften faseroptischer Sensoren

Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren, Faseroptische Sensoren verfügen über hervorragende physikalische Eigenschaften, chemisch, mechanisch, und Übertragungsleistung, wodurch sie klein werden, geringes Gewicht, resistent gegen elektromagnetische Störungen, Korrosion, hohe Empfindlichkeit, große Messbandbreite, und weit entfernt. Erkennen Sie elektronische Geräte und Sensoren, und bilden ein Sensornetzwerk.
Die Empfindlichkeit moderner faseroptischer Sensoren ist um mehrere Größenordnungen höher als bei herkömmlichen Sensoren, und kann messen 70 physikalische Größen.

Die Vorteile faseroptischer Sensoren

1. Es hat die Vorteile einer hohen Genauigkeit, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, großer linearer Funktionsumfang, gute Wiederholgenauigkeit, und hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufgrund der großen Menge und des niedrigen Preises von Glasfasern, sie können vielfältig eingesetzt werden
Glasfasern bestehen aus dielektrischen Materialien wie Quarz zur elektrischen und optischen Signalübertragung, Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit, und starke Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen. Es kann sich an die Arbeitsbedingungen in der Elektrizitätsbranche anpassen, Petroleum, Chemie, Metallurgie, und andere brennbare oder giftige Umgebungen.
2. Korrosionsbeständig, starke Antiverschmutzungsfähigkeit, kann an Orten mit großen Temperaturunterschieden verwendet werden, gute Aktualität, und lange Lebensdauer.
3. Klein, geringes Gewicht, einfach zu installieren, und an die Hauptumgebung anpassbar.
4. Glasfaser ist ein passives Gerät mit guter Unabhängigkeit und beeinträchtigt den gemessenen Zustand nicht.
5. Messen Sie Objekte umfassend. Derzeit, verschiedene Leistungsmessungen der Temperatur, Druck, Verschiebung, Geschwindigkeit, Ebene, Strahlung, und andere körperliche, chemisch, Biomasse, und andere faseroptische Sensoren sind verfügbar.
6. Mehrpunkt-Multiplexing ist praktisch und weist geringe Übertragungsverluste auf. Geeignet für die Bildung von Messnetzwerken und die Erzielung einer intelligenten Mehrpunkt-Telemetrie in Echtzeit.
Sensoren entwickeln sich zu empfindlichen, genau, anpassungsfähig, kompakt, und intelligente Sensoren. In diesem Prozess, faseroptische Sensoren, ein neues Mitglied der Sensorfamilie, werden bevorzugt.

Das Funktionsprinzip faseroptischer Sensoren

Der faseroptische Sensor ist ein Sensor, der auf optischer Mengenumwandlung basiert, das optische Signale als Träger für die Übertragung und Umwandlung nutzt, und überträgt optische Signale über optische Fasern. Faseroptische Sensoren bestehen hauptsächlich aus Lichtquellen, optische Fasern (werden als Fasern bezeichnet), Fotodetektoren, und Zusatzgeräte. Es gibt viele Arten von Lichtquellen, wie z. B. Wolfram-Glühlampen, Laser, und Leuchtdioden. Glasfaser ist sehr dünn, weich, und flexibel, Dies macht es zu einer transparenten Faser, die Licht leiten kann.
Der Entwicklungsstand faseroptischer Sensoren
Die Entwicklung der weltweiten faseroptischen Sensortechnologie begann im Jahr 1977. In den letzten Jahren, Es wurde in Bereichen wie der Mechanik entwickelt und gefördert, elektronische Instrumentierung, Luft- und Raumfahrt, Petroleum, chemisch, und Automatisierung von Produktionsprozessen im Bereich Lebensmittelsicherheit, Online-Erkennung, und Fehlerdiagnose.
Im Gegensatz zu Glasfaser-Kommunikationsprodukten, Faseroptische Sensorprodukte zeichnen sich durch kleine Losgrößen aus, mehrere Sorten, und Vertrieb in verschiedenen segmentierten Märkten. Es gibt keine großen ausländischen Unternehmen, die sich auf Glasfasersensorik spezialisiert haben, Aber viele ausländische Ölgiganten und große Energieausrüstungsunternehmen wie ABB und Siemens verfügen über eigene Glasfasersensorikunternehmen. Für die Außenwelt ist es jedoch schwierig, die Entwicklung dieser Unternehmen nachzuvollziehen. In einigen aufstrebenden Bereichen wie der verteilten Sensorik, Es gibt auch viele kleine und mittlere professionelle Unternehmen.

Typ des faseroptischen Sensors

Derzeit, Zu den Produkten mit ausgereiften Anwendungen und hoher Marktakzeptanz gehören: Temperatur-/Druck-/Dehnungssensoren mit faseroptischen Gittern; Punkttyp Fluoreszierender faseroptischer Temperatursensor Produkte; Punktförmige faseroptische f-p-Druck-/Temperatur-/Vibrationssensorprodukte; Produkte zur faseroptischen Strommessung; Produkte für faseroptische Gyroskope; Verteiltes Faser-Raman-Temperaturmesssystem; Einbruchüberwachungssystem für Glasfaserinterferenzen.
Obwohl die faseroptische Sensortechnologie bestimmte Anwendungen in der praktischen Erkennung erreicht hat, es gibt immer noch einige Probleme, wie etwa die Prozessprobleme eingebetteter Glasfaserstrukturen. Obwohl die Installationsmethoden verbessert werden können, Es kann auch dazu führen, dass Spannungen zunächst über Metall übertragen werden, und dann indirekt über Glasfaser induziert. daher, Zur genauen Messung sind experimentelle Korrekturen erforderlich. Gleichzeitig, Das Ausgangssignal faseroptischer Sensoren wird durch Faktoren wie Schwankungen der Lichtquelle beeinflusst, Änderungen der Glasfaserübertragungsdämpfung, und Alterung des Detektors, Dadurch wird die Messgenauigkeit faseroptischer Sensoren verringert. Zusätzlich, Die praktische Anwendbarkeit faseroptischer Sensoren muss noch weiterentwickelt werden, und ihre Herstellungskosten sind auch sehr hoch. Derzeit, Viele faseroptische Sensoren befinden sich noch im Laborstadium und müssen schnellstmöglich in den Einsatz kommen.
Mit der Entwicklung moderner Wissenschaft und Technologie, Die Informationsbeschaffung ist immer wichtiger geworden. Es ist ein wichtiges technisches Mittel zur Erfassung von Sensoren, erkennen, Überwachung, und Konvertieren von Informationen. Es handelt sich um den zweiten faseroptischen Sensor, und Elektronik ist einer der neuen Sensoren.

Beschreibung des faseroptischen Sensors

Faseroptische Sensoren sind Sensoren, die die optischen Übertragungseigenschaften von nutzen optische Fasern zur Konvertierung von Messungen Daten in Änderungen der optischen Eigenschaften umwandeln (Intensität, Phase, Polarisation, Frequenz, Wellenlänge). Es überträgt Licht über optische Fasern von der Lichtquelle zum Modulator, verursacht die optischen Eigenschaften des Lichts (wie Intensität, Wellenlänge, Frequenz, Phase, Schiefe, usw.) nach der Messung zu ändernde Parameter und die Wechselwirkung zwischen dem in den Modulationsbereich eintretenden Licht. Es wird als Modulationssignallicht bezeichnet. Nachdem die Glasfaser in den Fotodetektor gelangt, es ist demoduliert. Messparameter erhalten.

Im Gegensatz zu früheren Sensoren, Faseroptische Sensoren erfassen den Zustand des gemessenen Signals als optisches Signal. Optische Signale können nicht nur vom Menschen direkt wahrgenommen werden, kann aber auch mit Halbleiterdioden verwendet werden, wie Fotodioden. Auch kleine und einfache Bauteile können zur fotoelektrischen und elektrooptischen Wandlung eingesetzt werden, Dadurch lässt es sich leicht mit einigen elektronischen Komponenten kombinieren; Zusätzlich, Glasfaser ist nicht nur ein empfindliches Bauteil, sondern auch eine ausgezeichnete verlustarme Übertragungsleitung. daher, Faseroptische Sensoren können auch für Fernmessungen verwendet werden, die für herkömmliche Sensoren nicht geeignet sind.

Die faseroptische Sensorik umfasst zwei Funktionen: Erfassen und Übertragen externer Signale. Unter der sogenannten Wahrnehmung versteht man die physikalischen Kenngrößen von Lichtwellen, die in Lichtwellenleitern übertragen werden, wie Lichtintensität (Leistung), Wellenlänge, Frequenz, Phase, und Polarisationszustand, die sich entsprechend den sich ändernden Gesetzen externer Signale ändern. Die Änderung optischer Parameter ist die Wahrnehmung von Änderungen externer Signale. Im Wesentlichen, Diese Wahrnehmung wird durch die Modulation von Lichtwellen erreicht, die sich durch externe Signale in optischen Fasern ausbreiten. Unter der sogenannten Übertragung versteht man die Übertragung von Lichtwellen, die durch externe Signale moduliert werden, über eine optische Faser an Fotodetektoren zur Erkennung, Extrahieren externer Signale aus den Lichtwellen, und Verarbeitung der Daten nach Bedarf, das heißt, Demodulation.
daher, Zu diesen beiden Technologien gehört die faseroptische Sensortechnologie zur Modulation und Demodulation, das heißt, wie man die Parameter des externen Signals moduliert (gemessen werden) in der optischen Wellenfasermodulation (oder Verladetechnik) und wie man das modulierte externe Signal extrahiert (gemessen) in der optischen Wellentechnik zur Demodulation (oder Erkennung).

Das Grundprinzip faseroptischer Sensoren

Fiber Optic ist die Abkürzung für optische Faser. Der Hauptbestandteil optischer Fasern ist Siliziumdioxid, welches aus einem Kern mit hohem Brechungsindex besteht, eine Umhüllung mit niedrigem Brechungsindex, und eine Schutzschicht. Der Docht ist ein dünner Glasfaden mit einem Durchmesser von ca 0.1 Millimeter, in dem Licht umgeben ist und sich entlang der Achse ausbreitet. Die Entdeckung faseroptischer Sensoren entstand aus der Praxis der Erkennung externer Störungen in optischen Fasern. In der Praxis, Es wurde festgestellt, dass Änderungen in der äußeren Umgebung zu Änderungen der internen Übertragungsparameter von Lichtwellenleitern führen können. Diese Veränderungen sind alle auf den Einfluss externer Faktoren zurückzuführen, Dies hat zur Entwicklung der faseroptischen Sensortechnologie geführt.

Glasfasern haben bei einer bestimmten Empfindlichkeit viele äußere Parameter. Das Prinzip der faseroptischen Sensorik besteht darin, wie diese Fasern wirken, Lichtmodulation, und der externe Interaktionsbereich der gemessenen Parameter erfüllen die Funktion von “Übertragung”, und das Äußere der gemessenen Parameter, Das ist das Studium der “Gefühl” von faseroptischen Sensorkernen.

In optischen Kommunikationssystemen, Glasfaser wird als Medium für die Übertragung optischer Wellensignale über große Entfernungen verwendet. Offensichtlich, in dieser Anwendung, desto kleiner ist die äußere Störung, desto besser ist das optische Signal, das von der Glasfaser übertragen wird. Jedoch, im eigentlichen Prozess der optischen Übertragung, Optische Fasern werden leicht durch äußere Umwelteinflüsse beeinflusst, wie zum Beispiel die Temperatur, Druck, elektromagnetische Felder, und andere äußere Bedingungen, Dies führt zu Änderungen der optischen Wellenparameter, wie Lichtintensität, Phase, Frequenz, Polarisation, Wellenlänge, usw. daher, Es ist ersichtlich, dass Änderungen der optischen Wellenparameter gemessen werden können, Wir können die Größe verschiedener physikalischer Größen kennen, die Änderungen in den Parametern optischer Wellen verursachen, So entstand die faseroptische Sensortechnologie. Bei der faseroptischen Sensortechnologie handelt es sich um eine Technik, die externe physikalische Größen in Signale umwandelt, die mithilfe der empfindlichen Eigenschaften optischer Fasern direkt gemessen werden können. Denn optische Fasern können nicht nur als Ausbreitungsmedium für Lichtwellen genutzt werden, sondern auch als charakteristische Parameter (Amplitude, Phase, Polarisationszustand, Wellenlänge, usw.). Lichtwellen können direkt oder indirekt durch äußere Faktoren wie die Temperatur verändert werden, Druck, Beanspruchung, Magnetfeld, elektrisches Feld, Verschiebung, Drehung, usw. daher, Optische Fasern können auch als Sensorelemente zur Erfassung verschiedener physikalischer Größen verwendet werden.