फाइबर ऑप्टिक ग्रेटिंग सेंसर का सिद्धांत और विशेषताएं

हाल के वर्षों में, फाइबर ऑप्टिक प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, बड़ी संख्या में नए प्रकार के फाइबर और फाइबर ऑप्टिक उपकरण सामने आए हैं. एक ही समय पर, विभिन्न नए प्रकाश स्रोतों और फाइबर ऑप्टिक डिटेक्टरों के उपयोग के साथ, फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग तकनीक ने तकनीकी विकास और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण प्रगति की है.

फाइबर ऑप्टिक सेंसर, ऑप्टिकल फाइबर के एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग के रूप में, अपने छोटे आकार के कारण अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं, हल्का वजन, और उच्च संवेदनशीलता. चुंबकीय क्षेत्र के हस्तक्षेप को रोकने में उनके अद्वितीय फायदे हैं, जंग, waterproofing, और पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की तुलना में उच्च तापमान और दबाव प्रतिरोध.
फाइबर ऑप्टिक ग्रेटिंग सेंसिंग तकनीक फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग तकनीक के क्षेत्र की एक महत्वपूर्ण शाखा है. इसका संवेदन सिद्धांत यह है कि बाहरी भौतिक मापदंडों में परिवर्तन के कारण फाइबर ऑप्टिक झंझरी की केंद्र तरंग दैर्ध्य बदल जाती है. फाइबर ऑप्टिक झंझरी के केंद्र तरंग दैर्ध्य के आकार की निगरानी करके, भौतिक मापदंडों की विशिष्ट जानकारी प्राप्त की जाती है, जिससे संवेदन प्राप्त होता है. फाइबर ऑप्टिक ग्रेटिंग सेंसर एक तरंग दैर्ध्य मॉड्यूलेटेड फाइबर ऑप्टिक सेंसर है, साधारण फाइबर ऑप्टिक सेंसर की विशेषताओं के अलावा, उच्च माप सटीकता है, बेहतर संकल्प, और वितरित माप के लिए अधिक उपयुक्त है.

के सिद्धांत और अनुप्रयोग विशेषताएँ फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग सेंसर

प्रकाश प्रेरित प्रभाव के कारण, जर्मेनियम डोप्ड फाइबर में झंझरी प्रभाव उत्पन्न किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विश्व की पहली फ़ाइबर ग्रेटिंग का सफल उत्पादन हुआ. के बाद से, बुनियादी सिद्धांत, निर्माण के तरीके, और फाइबर ब्रैग झंझरी के व्यावहारिक अनुप्रयोगों का बड़ी संख्या में शोधकर्ताओं द्वारा बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है.
ऑप्टिकल फाइबर का मुख्य पदार्थ क्वार्ट्ज है, जो एक कोर परत और एक क्लैडिंग परत से बना है, और बाहरी परत एक कोटिंग परत द्वारा संरक्षित होती है. कोर परत को डोप करके, अपवर्तनांक (एन 1) कोर परत का आकार क्लैडिंग परत से अधिक होता है (एन 2), एक ऑप्टिकल वेवगाइड बनाना जहां प्रकाश कोर परत के भीतर फैल सकता है. जब ऑप्टिकल फाइबर बाहरी कारकों द्वारा संशोधित होता है, कोर परत का अपवर्तनांक समय-समय पर बदलता रहता है, एक फाइबर झंझरी बनाना. फ़ाइबर ब्रैग ग्रेटिंग्स के उत्पादन के लिए फ़ेज़ मास्क विधि वर्तमान में सबसे सुविधाजनक और प्रभावी विधि है, उत्पादन प्रक्रिया को सरल बनाना और उत्पादन लागत को कम करना. फ़ाइबर ब्रैग झंझरी विभिन्न प्रकार के होते हैं, जिनमें से विशिष्ट फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग है (डीसीएफ), जो सबसे पहले विकसित और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग्स में से एक है.

फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग के बुनियादी संवेदन सिद्धांत

एक निश्चित तरीके से फाइबर ऑप्टिक कोर पर एक स्थानिक चरण झंझरी बनाकर, जब प्रकाश फाइबर ऑप्टिक झंझरी से होकर गुजरता है, मोड युग्मन फ़ाइबर ऑप्टिक कोर मोड के आगे और पीछे ट्रांसमिशन के बीच होता है, जिससे फाइबर ऑप्टिक कोर मोड का फॉरवर्ड ट्रांसमिशन फाइबर ऑप्टिक कोर मोड के बैकवर्ड ट्रांसमिशन में स्थानांतरित हो जाता है. वह है, तरंग दैर्ध्य के साथ आपतित प्रकाश फाइबर ऑप्टिक झंझरी के केंद्र पर परावर्तित होता है (lb) परिलक्षित होता है, और के केंद्र प्रतिबिंब तरंग दैर्ध्य फाइबर ऑप्टिक झंझरी तनाव और तापमान से प्रभावित होती है. फाइबर ऑप्टिक झंझरी के केंद्र प्रतिबिंब तरंग दैर्ध्य के परिमाण की निगरानी करके, तदनुरूप तनाव और तापमान संवेदन प्राप्त किया जा सकता है. अन्य भौतिक पैरामीटर जैसे दबाव, विस्थापन, वगैरह. तापमान या दबाव जैसे कारकों में परिवर्तित किया जा सकता है जो सीधे फाइबर ऑप्टिक झंझरी को प्रभावित करते हैं
ऐसा करने से, फाइबर ब्रैग झंझरी का उपयोग विभिन्न भौतिक मापदंडों की अनुभूति प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है.

फाइबर ऑप्टिक झंझरी की अनुप्रयोग विशेषताएँ

फाइबर ब्रैग झंझरी की सामग्री और संरचनात्मक विशेषताओं के आधार पर, साथ ही उनके संवेदन सिद्धांत भी, उनके कई महत्वपूर्ण फायदे हैं.

(1) छोटे आकार का, हल्का वजन, सरल संरचना, और परिवर्तनशील स्वरूप.

आम तौर पर, फाइबर ब्रैग झंझरी ही हैं 3-5 सेमी लंबा और हल्का फाइबर है. फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग सेंसिंग हेड छोटा है, लचीला, और पोर्टेबल डिवाइस जिसे विभिन्न सेंसिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग सेंसर के वास्तविक उपयोग के अनुसार पैक किया जा सकता है.

(2) अच्छा रासायनिक स्थिरता.

फाइबर ऑप्टिक झंझरी की मुख्य घटक सामग्री सिलिकॉन डाइऑक्साइड है, जिसमें अच्छी रासायनिक स्थिरता हो. इसलिए, फाइबर ऑप्टिक ग्रेटिंग सेंसर में मजबूत संक्षारण प्रतिरोध होता है और यह रासायनिक संक्षारण वाले कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त होते हैं, साथ ही विभिन्न जैविक वातावरण.

(3) अच्छी शारीरिक स्थिरता.

फाइबर ऑप्टिक झंझरी की मुख्य घटक सामग्री सिलिकॉन डाइऑक्साइड है, इसलिए फाइबर ऑप्टिक झंझरी विद्युतरोधी हैं, जलरोधक, और उच्च तापमान और उच्च दबाव के प्रति प्रतिरोधी है.

(4) विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं.

फाइबर ऑप्टिक झंझरी के कार्य सिद्धांत के कारण, उनमें विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति प्रतिरक्षित होने की विशेषता होती है और वे उच्च विकिरण तीव्रता वाले कठोर वातावरण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त होते हैं, जैसे कि परमाणु चुंबकीय परीक्षण जैसे विशेष वातावरण में चिकित्सा का पता लगाना.

(5) उच्च संवेदन संवेदनशीलता.

फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग केंद्र की परावर्तित तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन की निगरानी करके संवेदन प्राप्त करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च माप संवेदनशीलता होती है. कई मेडिकल जांचों में बेहद छोटे बदलावों के कारण, कुछ सामान्य सेंसर परिवर्तनों को माप नहीं सकते. इसलिए, फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग की यह विशेषता चिकित्सा उपकरण संवेदन के क्षेत्र में इसकी प्रयोज्यता सुनिश्चित करती है.

(6) उच्च माप सटीकता.

फाइबर ऑप्टिक झंझरी के संवेदन सिद्धांत पर आधारित, यह प्रकाश स्रोतों जैसे अन्य कारकों से प्रभावित नहीं होता है, और इसकी माप सटीकता अधिक है. तथापि, माप सटीकता के लिए मेडिकल सेंसर की उच्च आवश्यकताएं होती हैं, जो फाइबर ऑप्टिक झंझरी की विशेषता को मेडिकल सेंसर की माप सटीकता आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा करता है.

(7) वास्तविक समय माप वितरित किया गया.

एकाधिक फाइबर ब्रैग झंझरी को श्रृंखला में जोड़ने के लिए एकाधिक मल्टीप्लेक्सिंग तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, कई बिंदुओं की भौतिक मात्रा को मापने के लिए एक वितरित संवेदी नेटवर्क बनाना. माप डेटा वास्तविक समय में ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से डिटेक्टर तक प्रेषित किया जाता है, अंततः कई भौतिक मात्राओं का वास्तविक समय में पता लगाना. यह सुविधा मेडिकल सेंसर के लिए मल्टी पैरामीटर माप की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है.

(8) विस्तृत माप सीमा.

फ़ाइबर ब्रैग झंझरी की संरचना और पैकेजिंग को डिज़ाइन करके, विभिन्न भौतिक पैरामीटर जैसे तनाव, तापमान, दबाव, घूर्णी गति, पीएच मान, and humidity can be measured.

फाइबर ऑप्टिक तापमान सेंसर, बुद्धिमान निगरानी प्रणाली, चीन में वितरित फाइबर ऑप्टिक निर्माता