Tipos, princípios de funcionamento, e características dos sensores de fibra óptica

O que é um sensor de fibra óptica

Sensores de fibra óptica são compostos por módulos como fontes de luz, fibras de transmissão, componentes do sensor ou zonas de modulação, fotodetectores, e outros componentes para formar um sensor de fibra óptica. Os padrões de intensidade, comprimento de onda, amplitude, fase, polarização, e os parâmetros de distribuição podem ser influenciados por fatores externos, como temperatura, pressão, aceleração, tensão, atual, deslocamento, vibração, rotação, flexão, variedade, bem como efeitos químicos e bioquímicos no caminho óptico, resultando em mudanças correspondentes nesses parâmetros durante a transmissão de fibra óptica. Sensores de fibra óptica são usados ​​para detectar a magnitude das quantidades físicas correspondentes com base na relação entre esses parâmetros e mudanças em fatores externos.

As características dos sensores de fibra óptica

Ao contrário dos sensores tradicionais, sensores de fibra óptica têm excelente desempenho físico, químico, mecânico, e desempenho de transmissão, tornando-os pequenos em tamanho, leve em peso, resistente a interferência eletromagnética, corrosão, alta sensibilidade, ampla largura de banda de medição, e de longa distância. Detecte dispositivos eletrônicos e sensores, e formar uma rede de sensores.
A sensibilidade dos sensores avançados de fibra óptica é várias ordens de magnitude superior à dos sensores tradicionais, e pode medir mais 70 quantidades físicas.

As vantagens dos sensores de fibra óptica

1. Tem as vantagens de alta precisão, velocidade de resposta rápida, ampla faixa de recursos lineares, boa repetibilidade, e alta relação sinal-ruído Devido à grande quantidade e baixo preço das fibras ópticas, eles podem ser amplamente utilizados
A fibra óptica é feita de materiais dielétricos, como quartzo, para transmissão de sinais elétricos e ópticos., garantindo a segurança, confiabilidade, e forte resistência à interferência eletromagnética. Pode se adaptar às condições de trabalho em eletricidade, petróleo, química, metalurgia, e outros ambientes inflamáveis ​​ou tóxicos.
2. Resistente à corrosão, forte capacidade antipoluição, pode ser usado em locais com grandes diferenças de temperatura, boa oportunidade, e longa vida útil.
3. Pequeno em tamanho, leve em peso, fácil de instalar, e adaptável ao ambiente principal.
4. A fibra óptica é um dispositivo passivo com boa independência e não danificará o estado medido.
5. Medir objetos amplamente. Atualmente, várias medições de desempenho de temperatura, pressão, deslocamento, velocidade, nível, radiação, e outros físicos, químico, biomassa, e outros sensores de fibra óptica estão disponíveis.
6. A multiplexação multiponto é conveniente e tem baixa perda de transmissão. Adequado para formar redes de medição e obter telemetria inteligente multiponto em tempo real.
Sensores estão se tornando sensíveis, preciso, adaptável, compactar, e sensores inteligentes. Neste processo, sensores de fibra óptica, um novo membro da família de sensores, são favorecidos.

O princípio de funcionamento dos sensores de fibra óptica

O sensor de fibra óptica é um sensor baseado na conversão de quantidade óptica, que usa sinais ópticos como portadora para transmissão e conversão, e transmite sinais ópticos através de fibras ópticas. Sensores de fibra óptica consistem principalmente em fontes de luz, fibras ópticas (chamadas de fibras), fotodetectores, e dispositivos adicionais. Existem muitos tipos de fontes de luz, como lâmpadas de filamento de tungstênio, laser, e diodos emissores de luz. A fibra óptica é muito fina, macio, e flexível, tornando-se uma fibra transparente que pode guiar a luz.
O status de desenvolvimento de sensores de fibra óptica
O desenvolvimento da tecnologia global de detecção de fibra óptica começou em 1977. Nos últimos anos, foi desenvolvido e promovido em áreas como mecânica, instrumentação eletrônica, aeroespacial, petróleo, químico, e automação do processo de produção de segurança alimentar, detecção on-line, e diagnóstico de falhas.
Ao contrário dos produtos de comunicação por fibra óptica, produtos de detecção de fibra óptica têm características de tamanho de lote pequeno, variedades múltiplas, e distribuição em vários mercados segmentados. Não existem grandes empresas estrangeiras especializadas em detecção de fibra óptica, mas muitos gigantes estrangeiros do petróleo e grandes empresas de equipamentos de energia, como ABB e Siemens, têm seus próprios negócios de detecção de fibra óptica. Mas é difícil para o mundo exterior compreender o desenvolvimento destas empresas. Em alguns campos emergentes, como sensoriamento distribuído, há também muitas empresas profissionais de pequeno e médio porte.

Tipo de sensor de fibra óptica

Atualmente, produtos com aplicações maduras e alta aceitação no mercado incluem: sensores de temperatura/pressão/deformação de grade de fibra óptica; Tipo de ponto sensor de temperatura de fibra óptica fluorescente produtos; Produtos de detecção de pressão/temperatura/vibração de fibra óptica tipo ponto f-p; Produtos de detecção de corrente de fibra óptica; Produtos de giroscópio de fibra óptica; Sistema distribuído de medição de temperatura Raman de fibra; Sistema de monitoramento de intrusão por interferência de fibra óptica.
Embora a tecnologia de detecção por fibra óptica tenha alcançado certas aplicações na detecção prática, ainda existem alguns problemas, como os problemas de processo de estruturas embutidas de fibra óptica. Embora os métodos de instalação possam ser melhorados, também pode fazer com que a tensão seja transmitida primeiro através do metal, e então induzido indiretamente através de fibra óptica. Portanto, correções experimentais são necessárias para medir com precisão. Ao mesmo tempo, o sinal de saída dos sensores de fibra óptica é afetado por fatores como flutuações na fonte de luz, mudanças na perda de transmissão de fibra óptica, e envelhecimento do detector, reduzindo assim a precisão da medição dos sensores de fibra óptica. Além disso, a praticidade dos sensores de fibra óptica ainda precisa ser desenvolvida, e seus custos de fabricação também são muito caros. Atualmente, um grande número de sensores de fibra óptica ainda está em fase de laboratório e precisa ser colocado em uso o mais rápido possível.
Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia modernas, a aquisição de informações tornou-se cada vez mais importante. É um meio técnico importante para detectar sensores, detecção, monitoramento, e convertendo informações. É o segundo sensor de fibra óptica, e a eletrônica é um dos novos sensores.

Descrição do sensor de fibra óptica

Sensores de fibra óptica são sensores que utilizam as características de transmissão óptica de fibras ópticas para converter medição dados em mudanças nas características ópticas (intensidade, fase, polarização, freqüência, comprimento de onda). Ele transmite luz da fonte de luz para o modulador através de fibras ópticas, causando as propriedades ópticas da luz (como intensidade, comprimento de onda, freqüência, fase, assimetria, etc.) mudar após a medição dos parâmetros e a interação entre a luz que entra na região de modulação. É chamado de luz de sinal de modulação. Depois que a fibra óptica entra no fotodetector, ele é demodulado. Parâmetros de medição obtidos.

Ao contrário dos sensores anteriores, sensores de fibra óptica removem o estado do sinal medido como um sinal óptico. Os sinais ópticos não só podem ser percebidos diretamente pelos humanos, mas também pode ser usado com diodos semicondutores, como fotodiodos. Componentes pequenos e simples também podem ser usados ​​para conversão fotoelétrica e eletro-óptica, facilitando a combinação com alguns componentes eletrônicos; Além disso, a fibra óptica não é apenas um componente sensível, mas também uma excelente linha de transmissão de baixa perda. Portanto, sensores de fibra óptica também podem ser usados ​​para medições remotas que não são adequadas para sensores tradicionais.

A detecção de fibra óptica inclui duas funções: detectar e transmitir sinais externos. A chamada percepção refere-se aos parâmetros físicos característicos das ondas de luz transmitidas em fibras ópticas, como intensidade de luz (poder), comprimento de onda, freqüência, fase, e estado de polarização, que mudam de acordo com as leis mutáveis ​​dos sinais externos. A mudança nos parâmetros ópticos é a percepção de mudanças nos sinais externos. Essencialmente, essa percepção é alcançada através da modulação das ondas de luz propagadas através de sinais externos em fibras ópticas. A chamada transmissão refere-se à fibra óptica que transmite ondas de luz moduladas por sinais externos para fotodetectores para detecção, extraindo sinais externos das ondas de luz, e processar os dados conforme necessário, aquilo é, demodulação.
Portanto, essas duas tecnologias incluem tecnologia de detecção de fibra óptica para modulação e demodulação, aquilo é, como modular os parâmetros do sinal externo (a ser medido) na modulação de fibra de onda óptica (ou tecnologia de carregamento) e como extrair o sinal externo que foi modulado (medido) na tecnologia de ondas ópticas para demodulação (ou detecção).

O princípio básico dos sensores de fibra óptica

Fibra óptica é a abreviatura de fibra óptica. O principal componente da fibra óptica é o dióxido de silício, que é composto por um núcleo de alto índice de refração, um revestimento de baixo índice de refração, e uma camada protetora. O pavio é um fino filamento de vidro com diâmetro de aproximadamente 0.1 milímetros, em que a luz é circundada e se propaga ao longo do eixo. A descoberta dos sensores de fibra óptica originou-se da prática de detecção de interferências externas em fibras ópticas. Na prática, verificou-se que mudanças no ambiente externo podem causar alterações nos parâmetros de transmissão interna das fibras ópticas. Todas essas mudanças se devem à influência de fatores externos, o que levou ao desenvolvimento da tecnologia de detecção de fibra óptica.

A fibra óptica tem muitos parâmetros externos com uma certa sensibilidade. O princípio da detecção por fibra óptica é como essas fibras afetam, modulação de luz, e a área de interação externa dos parâmetros medidos alcançam a função de “transmissão”, e o externo dos parâmetros medidos, que é o estudo do “sentimento” de núcleos de sensores de fibra óptica.

Em sistemas de comunicação óptica, a fibra óptica é usada como meio para transmissão de longa distância de sinais de ondas ópticas. Obviamente, nesta aplicação, quanto menor a interferência externa, melhor será o sinal óptico transmitido pela fibra óptica. No entanto, no processo real de transmissão óptica, fibras ópticas são facilmente afetadas por fatores ambientais externos, como temperatura, pressão, campos eletromagnéticos, e outras condições externas, o que levará a mudanças nos parâmetros das ondas ópticas, como intensidade de luz, fase, freqüência, polarização, comprimento de onda, etc.. Portanto, pode-se ver que se as mudanças nos parâmetros das ondas ópticas puderem ser medidas, podemos saber a magnitude de várias grandezas físicas que causam mudanças nos parâmetros das ondas ópticas, dando assim origem à tecnologia de detecção de fibra óptica. A tecnologia de detecção de fibra óptica é uma técnica que converte quantidades físicas externas em sinais que podem ser medidos diretamente usando as características sensíveis das fibras ópticas.. Porque as fibras ópticas não podem ser usadas apenas como meio de propagação de ondas de luz, mas também como parâmetros característicos (amplitude, fase, estado de polarização, comprimento de onda, etc.). As ondas de luz podem ser alteradas direta ou indiretamente por fatores externos, como temperatura, pressão, variedade, campo magnético, campo elétrico, deslocamento, rotação, etc.. Portanto, fibras ópticas também podem ser usadas como elementos sensores para detectar várias quantidades físicas.

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