Tipi, principi di funzionamento, and characteristics of fiber optic sensors-INNO

Sensori in fibra ottica

Fiber optic sensors are composed of modules such as light sources, fibre di trasmissione, sensor components or modulation zones, fotorilevatori, and other components to form a fiber optic sensor. The patterns of intensity, lunghezza d'onda, ampiezza, fase, polarizzazione, and distribution parameters can be influenced by external factors such as temperature, pressione, accelerazione, voltaggio, attuale, spostamento, vibrazione, rotazione, bending, sottoporre a tensione, as well as chemical and biochemical effects on the optical path, resulting in corresponding changes in these parameters during fiber optic transmission. Fiber optic sensors are used to detect the magnitude of corresponding physical quantities based on the relationship between these parameters and changes in external factors.

The characteristics of fiber optic sensors

Unlike traditional sensors, fiber optic sensors have excellent physical, chimico, meccanico, and transmission performance, making them small in size, leggero, resistente alle interferenze elettromagnetiche, corrosione, high in sensitivity, wide in measurement bandwidth, and long in distance. Detect electronic devices and sensors, and form a sensor network.
The sensitivity of advanced fiber optic sensors is several orders of magnitude higher than traditional sensors, and can measure over 70 physical quantities.

The advantages of fiber optic sensors

1. It has the advantages of high accuracy, velocità di risposta rapida, wide linear feature range, good repeatability, and high signal-to-noise ratio Due to the large quantity and low price of optical fibers, they can be widely used
Fiber optic is made of dielectric materials such as quartz for electrical and optical signal transmission, garantendo la sicurezza, affidabilità, and strong resistance to electromagnetic interference. Può adattarsi alle condizioni di lavoro nell'elettricità, petrolio, chimica, metallurgia, e altri ambienti infiammabili o tossici.
2. Resistente alla corrosione, forte capacità anti-inquinamento, può essere utilizzato in luoghi con grandi differenze di temperatura, buona tempestività, e lunga durata.
3. Di piccole dimensioni, leggero, facile da installare, e adattabile all'ambiente principale.
4. La fibra ottica è un dispositivo passivo con buona indipendenza e non danneggia lo stato misurato.
5. Misura ampiamente gli oggetti. Attualmente, varie misurazioni delle prestazioni della temperatura, pressione, spostamento, velocità, livello, radiazione, e altri fisici, chimico, biomassa, e sono disponibili altri sensori in fibra ottica.
6. Il multiplexing multipunto è conveniente e presenta una bassa perdita di trasmissione. Adatto per formare reti di misurazione e ottenere telemetria intelligente multipunto in tempo reale.
I sensori stanno diventando sensibili, accurato, adattabile, compatto, e sensori intelligenti. In questo processo, sensori in fibra ottica, un nuovo membro della famiglia di sensori, sono favoriti.

Il principio di funzionamento dei sensori a fibra ottica

Il sensore in fibra ottica è un sensore basato sulla conversione della quantità ottica, che utilizza segnali ottici come vettore per la trasmissione e la conversione, e trasmette segnali ottici attraverso fibre ottiche. I sensori a fibra ottica sono costituiti principalmente da sorgenti luminose, fibre ottiche (chiamate fibre), fotorilevatori, e dispositivi aggiuntivi. Esistono molti tipi di sorgenti luminose, come le lampade a filamento di tungsteno, laser, e diodi emettitori di luce. La fibra ottica è molto sottile, morbido, e flessibile, rendendola una fibra trasparente in grado di guidare la luce.
Lo stato di sviluppo dei sensori in fibra ottica
Lo sviluppo della tecnologia globale di rilevamento in fibra ottica è iniziato nel 1977. Negli ultimi anni, è stato sviluppato e promosso in settori come quello meccanico, strumentazione elettronica, aerospaziale, petrolio, chimico, e automazione del processo di produzione della sicurezza alimentare, rilevamento in linea, e diagnosi dei guasti.
A differenza dei prodotti di comunicazione in fibra ottica, I prodotti di rilevamento in fibra ottica hanno le caratteristiche di lotti di piccole dimensioni, molteplici varietà, e distribuzione in vari mercati segmentati. Non esistono grandi aziende straniere specializzate nel rilevamento in fibra ottica, ma molti giganti petroliferi stranieri e grandi aziende produttrici di apparecchiature elettriche come ABB e Siemens hanno le proprie attività di rilevamento in fibra ottica. Ma è difficile per il mondo esterno comprendere lo sviluppo di queste imprese. In alcuni campi emergenti come il rilevamento distribuito, ci sono anche molte piccole e medie imprese professionali.

Tipo di sensore a fibra ottica

Attualmente, includono prodotti con applicazioni mature e un'elevata accettazione da parte del mercato: sensori di temperatura/pressione/deformazione con reticolo in fibra ottica; Tipo di punto sensore di temperatura a fibra ottica fluorescente prodotti; Prodotti per il rilevamento di pressione/temperatura/vibrazioni in fibra ottica di tipo puntiforme f-p; Prodotti per il rilevamento della corrente in fibra ottica; Prodotti giroscopi a fibra ottica; Sistema di misurazione della temperatura Raman in fibra distribuita; Sistema di monitoraggio antintrusione da interferenze in fibra ottica.
Sebbene la tecnologia di rilevamento in fibra ottica abbia raggiunto determinate applicazioni nel rilevamento pratico, ci sono ancora alcuni problemi, come i problemi di processo delle strutture integrate in fibra ottica. Sebbene i metodi di installazione possano essere migliorati, può anche portare alla trasmissione della tensione attraverso il metallo, e poi indirettamente indotto tramite fibra ottica. Perciò, sono necessarie correzioni sperimentali per misurare con precisione. Allo stesso tempo, il segnale di uscita dei sensori a fibra ottica è influenzato da fattori come le fluttuazioni nella sorgente luminosa, cambiamenti nella perdita di trasmissione della fibra ottica, e invecchiamento del rilevatore, riducendo così la precisione di misurazione dei sensori in fibra ottica. Inoltre, la praticità dei sensori in fibra ottica deve ancora essere sviluppata, e anche i loro costi di produzione sono molto elevati. Attualmente, un gran numero di sensori in fibra ottica sono ancora in fase di laboratorio e devono essere messi in funzione il prima possibile.
Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia moderne, l'acquisizione di informazioni è diventata sempre più importante. È un mezzo tecnico importante per il rilevamento dei sensori, rilevamento, monitoraggio, e conversione delle informazioni. È il secondo sensore in fibra ottica, e l'elettronica è uno dei nuovi sensori.

Descrizione del sensore a fibra ottica

I sensori in fibra ottica sono sensori che utilizzano le caratteristiche di trasmissione ottica di fibre ottiche per convertire la misura dati in cambiamenti nelle caratteristiche ottiche (intensità, fase, polarizzazione, frequenza, lunghezza d'onda). It transmits light from the light source to the modulator through optical fibers, causing the optical properties of light (come l'intensità, lunghezza d'onda, frequenza, fase, skewness, ecc.) to change after measuring parameters and the interaction between the light entering the modulation region. It is called a modulation signal light. After the fiber optic enters the photodetector, it is demodulated. Obtained measurement parameters.

Unlike previous sensors, fiber optic sensors remove the state of the measured signal as an optical signal. Optical signals can not only be directly perceived by humans, but can also be used with semiconductor diodes, such as photodiodes. Small and simple components can also be used for photoelectric and electro-optic conversion, making it easy to match with some electronic components; Inoltre, optical fiber is not only a sensitive component, ma anche un'ottima linea di trasmissione a basse perdite. Perciò, i sensori in fibra ottica possono essere utilizzati anche per misurazioni remote che non sono adatte ai sensori tradizionali.

Il rilevamento in fibra ottica comprende due funzioni: rilevamento e trasmissione di segnali esterni. La cosiddetta percezione si riferisce ai parametri fisici caratteristici delle onde luminose trasmesse nelle fibre ottiche, come l'intensità della luce (energia), lunghezza d'onda, frequenza, fase, e stato di polarizzazione, che cambiano secondo le mutevoli leggi dei segnali esterni. Il cambiamento nei parametri ottici è la percezione dei cambiamenti nei segnali esterni. Essenzialmente, questa percezione è ottenuta attraverso la modulazione delle onde luminose propagate attraverso segnali esterni nelle fibre ottiche. La cosiddetta trasmissione si riferisce alla fibra ottica che trasmette onde luminose modulate da segnali esterni ai fotorilevatori per il rilevamento, estraendo segnali esterni dalle onde luminose, ed elaborare i dati secondo necessità, questo è, demodulazione.
Perciò, queste due tecnologie includono la tecnologia di rilevamento in fibra ottica per la modulazione e la demodulazione, questo è, come modulare i parametri del segnale esterno (da misurare) nella modulazione della fibra ad onde ottiche (o tecnologia di caricamento) e come estrarre il segnale esterno che è stato modulato (misurato) nella tecnologia delle onde ottiche per la demodulazione (o rilevamento).

Il principio di base dei sensori a fibra ottica

Fibra ottica è l'abbreviazione di fibra ottica. Il componente principale della fibra ottica è il biossido di silicio, che è composto da un nucleo ad alto indice di rifrazione, un rivestimento a basso indice di rifrazione, e uno strato protettivo. Lo stoppino è un sottile filamento di vetro con un diametro di circa 0.1 millimetri, in which light is surrounded and propagates along the axis. The discovery of fiber optic sensors originated from the practice of detecting external interference in optical fibers. In pratica, it has been found that changes in the external environment can cause changes in the internal transmission parameters of optical fibers. These changes are all due to the influence of external factors, which has led to the development of fiber optic sensing technology.

Fiber optics have many external parameters at a certain sensitivity. The principle of fiber optic sensing is how these effect fibers, light modulation, and the external interaction area of the measured parameters achieve the function of “trasmissione”, and the external of the measured parameters, which is the study of the “feeling” of fiber optic sensor cores.

In optical communication systems, fiber optic is used as a medium for long-distance transmission of optical wave signals. Obviously, in this application, the smaller the external interference, the better the optical signal transmitted by the fiber optic. Tuttavia, in the actual process of optical transmission, optical fibers are easily affected by external environmental factors, come la temperatura, pressione, campi elettromagnetici, and other external conditions, which will lead to changes in optical wave parameters, come l'intensità della luce, fase, frequenza, polarizzazione, lunghezza d'onda, ecc. Perciò, it can be seen that if changes in optical wave parameters can be measured, we can know the magnitude of various physical quantities that cause changes in optical wave parameters, thus giving rise to fiber optic sensing technology. Fiber optic sensing technology is a technique that converts external physical quantities into signals that can be directly measured using the sensitive characteristics of optical fibers. Because optical fibers can not only be used as propagation media for light waves, but also as characteristic parameters (ampiezza, fase, stato di polarizzazione, lunghezza d'onda, ecc.). Light waves can be directly or indirectly altered by external factors such as temperature, pressione, sottoporre a tensione, magnetic field, electric field, spostamento, rotazione, ecc. Perciò, optical fibers can also be used as sensing elements to detect various physical quantities.