Типы, принципы работы, и характеристики оптоволоконных датчиков-ИННО

Оптоволоконные датчики

Оптоволоконные датчики состоят из таких модулей, как источники света., передающие волокна, компоненты датчика или зоны модуляции, фотодетекторы, и другие компоненты для формирования оптоволоконного датчика. Модели интенсивности, длина волны, амплитуда, фаза, поляризация, На параметры распределения могут влиять внешние факторы, такие как температура., давление, ускорение, Напряжение, текущий, перемещение, вибрация, вращение, изгиб, напряжение, а также химическое и биохимическое воздействие на оптический путь, что приводит к соответствующим изменениям этих параметров при передаче по оптоволокну.. Волоконно-оптические датчики используются для определения величины соответствующих физических величин на основе связи между этими параметрами и изменениями внешних факторов..

Характеристики оптоволоконных датчиков

В отличие от традиционных датчиков, оптоволоконные датчики имеют превосходные физические, химический, механический, и производительность передачи, делая их маленькими по размеру, легкий по весу, устойчив к электромагнитным помехам, коррозия, высокая чувствительность, широкая полоса измерения, и на большом расстоянии. Обнаружение электронных устройств и датчиков, и сформировать сенсорную сеть.
Чувствительность современных волоконно-оптических датчиков на несколько порядков выше, чем у традиционных датчиков., и может измерять более 70 физические величины.

Преимущества оптоволоконных датчиков

1. Он имеет преимущества высокой точности, быстрая скорость ответа, широкий диапазон линейных характеристик, хорошая повторяемость, и высокое соотношение сигнал/шум. Благодаря большому количеству и низкой цене оптических волокон., их можно широко использовать
Волоконная оптика изготовлена из диэлектрических материалов, таких как кварц, для передачи электрических и оптических сигналов., обеспечение безопасности, надежность, и сильная устойчивость к электромагнитным помехам. Он может адаптироваться к условиям работы в электричестве., нефть, химия, металлургия, и другие легковоспламеняющиеся или токсичные среды..
2. Устойчивость к коррозии, сильная способность против загрязнения, можно использовать в местах с большими перепадами температур, хорошая своевременность, и длительный срок службы.
3. Маленький по размеру, легкий по весу, легко установить, и адаптируется к основной среде.
4. Оптоволокно является пассивным устройством с хорошей независимостью и не повреждает измеряемое состояние..
5. Широко измеряйте объекты. В настоящий момент, различные эксплуатационные измерения температуры, давление, перемещение, скорость, уровень, радиация, и другие физические, химический, биомасса, и другие оптоволоконные датчики доступны.
6. Многоточечное мультиплексирование удобно и имеет низкие потери при передаче.. Подходит для формирования измерительных сетей и обеспечения многоточечной интеллектуальной телеметрии в реальном времени..
Сенсоры превращаются в чувствительные, точный, адаптируемый, компактный, и интеллектуальные датчики. В этом процессе, оптоволоконные датчики, a new member of the sensor family, are favored.

The working principle of fiber optic sensors

Fiber optic sensor is a sensor based on optical quantity conversion, which uses optical signals as the carrier for transmission and conversion, and transmits optical signals through optical fibers. Fiber optic sensors mainly consist of light sources, оптические волокна (referred to as fibers), фотодетекторы, and additional devices. There are many types of light sources, such as tungsten filament lamps, лазеры, and light-emitting diodes. Fiber optic is very thin, soft, и гибкий, making it a transparent fiber that can guide light.
The Development Status of Fiber Optic Sensors
The development of global fiber optic sensing technology began in 1977. В последние годы, it has been developed and promoted in areas such as mechanical, electronic instrumentation, аэрокосмический, нефть, химический, автоматизация процессов производства и безопасности пищевых продуктов, онлайн-обнаружение, и диагностика неисправностей.
В отличие от продуктов оптоволоконной связи, Волоконно-оптические сенсорные продукты имеют характеристики небольшого размера партии, несколько разновидностей, и распространение на различных сегментированных рынках. Крупных иностранных компаний, специализирующихся на волоконно-оптическом зондировании, нет., но многие иностранные нефтяные гиганты и крупные компании по производству энергетического оборудования, такие как ABB и Siemens, имеют свои собственные предприятия по производству оптоволоконных датчиков.. Но внешнему миру сложно понять развитие этих предприятий.. В некоторых новых областях, таких как распределенное зондирование, есть также много малых и средних профессиональных компаний.

Тип оптоволоконного датчика

В настоящий момент, продукты с развитым применением и высоким признанием на рынке включают в себя: оптоволоконные решетчатые датчики температуры/давления/деформации; Тип точки флуоресцентный оптоволоконный датчик температуры продукты; Волоконно-оптические устройства точечного типа f-p для измерения давления/температуры/вибрации; Волоконно-оптические устройства измерения тока; Волоконно-оптические гироскопы; Распределенная оптоволоконная рамановская система измерения температуры; Система мониторинга вторжений с использованием оптоволоконных помех.
Хотя технология оптоволоконных датчиков нашла определенное применение в практическом обнаружении,, есть еще некоторые проблемы, такие как технологические проблемы встроенных волоконно-оптических структур. Хотя методы установки можно улучшить, это также может привести к тому, что деформация сначала передается через металл., а затем косвенно индуцируется через оптоволокно. Поэтому, необходимы экспериментальные поправки для точного измерения. В то же время, на выходной сигнал оптоволоконных датчиков влияют такие факторы, как колебания источника света, изменения потерь при передаче по оптоволокну, и старение детектора, тем самым снижая точность измерений оптоволоконных датчиков. Кроме того, практичность волоконно-оптических датчиков все еще требует развития, и затраты на их производство тоже очень дорогие. В настоящий момент, большое количество оптоволоконных датчиков все еще находится на лабораторной стадии и должно быть введено в эксплуатацию как можно скорее..
С развитием современной науки и техники, получение информации становится все более важным. Это важное техническое средство для обнаружения датчиков., обнаружение, мониторинг, и преобразование информации. Это второй оптоволоконный датчик., а электроника это один из новых датчиков.

Описание оптоволоконного датчика

Оптоволоконные датчики — это датчики, которые используют характеристики оптической передачи оптические волокна для преобразования измерений данные в изменения оптических характеристик (интенсивность, фаза, поляризация, частота, длина волны). Он передает свет от источника света к модулятору по оптическим волокнам., вызывая оптические свойства света (такие как интенсивность, длина волны, частота, фаза, асимметрия, и т. д.) изменяться после измерения параметров и взаимодействия света, попадающего в область модуляции. Это называется сигнальным светом модуляции.. После того, как оптоволокно попадает в фотодетектор, он демодулирован. Полученные параметры измерения.

В отличие от предыдущих датчиков, оптоволоконные датчики передают состояние измеряемого сигнала в виде оптического сигнала. Оптические сигналы могут не только непосредственно восприниматься людьми, но также может использоваться с полупроводниковыми диодами, например фотодиоды. Небольшие и простые компоненты также можно использовать для фотоэлектрического и электрооптического преобразования., что упрощает совместимость с некоторыми электронными компонентами; Кроме того, Оптическое волокно — это не только чувствительный компонент, но также отличная линия передачи с низкими потерями. Поэтому, оптоволоконные датчики также можно использовать для дистанционных измерений, которые не подходят для традиционных датчиков..

Оптоволоконное зондирование включает в себя две функции.: воспринимать и передавать внешние сигналы. Так называемое восприятие относится к физическим характеристикам световых волн, передаваемых по оптическим волокнам., например интенсивность света (власть), длина волны, частота, фаза, и состояние поляризации, которые изменяются по законам изменения внешних сигналов. Изменение оптических параметров – это восприятие изменений внешних сигналов.. По сути, такое восприятие достигается за счет модуляции световых волн, распространяющихся через внешние сигналы в оптических волокнах.. Так называемая передача относится к передаче световых волн, модулированных внешними сигналами, по оптическому волокну на фотодетекторы для обнаружения., извлечение внешних сигналов из световых волн, и обработка данных по мере необходимости, то есть, демодуляция.
Поэтому, эти две технологии включают в себя технологию оптоволоконных датчиков для модуляции и демодуляции., то есть, как модулировать параметры внешнего сигнала (быть измеренным) в модуляции оптического волокна (или погрузочная техника) и как извлечь внешний сигнал, который был модулирован (измеренный) в оптической волновой технологии для демодуляции (или обнаружение).

Основной принцип оптоволоконных датчиков

Оптоволокно — это аббревиатура от «оптическое волокно».. Основным компонентом оптического волокна является диоксид кремния., который состоит из ядра с высоким показателем преломления, a low refractive index cladding, and a protective layer. The wick is a thin glass filament with a diameter of approximately 0.1 millimeters, 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. На практике, 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, а область внешнего взаимодействия измеряемых параметров достигает функции “передача инфекции”, и внешний из измеряемых параметров, что представляет собой изучение “чувство” ядер оптоволоконных датчиков.

В оптических системах связи, оптоволокно используется в качестве среды для передачи оптических волновых сигналов на большие расстояния.. Очевидно, в этом приложении, тем меньше внешнее вмешательство, тем лучше оптический сигнал, передаваемый по оптоволоконному кабелю. Однако, в реальном процессе оптической передачи, оптические волокна легко подвергаются воздействию внешних факторов окружающей среды, например, температура, давление, электромагнитные поля, и другие внешние условия, что приведет к изменению параметров оптических волн, например интенсивность света, фаза, частота, поляризация, длина волны, и т. д.. Поэтому, видно, что если можно измерить изменения параметров оптических волн, 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 (амплитуда, фаза, состояние поляризации, длина волны, и т. д.). Light waves can be directly or indirectly altered by external factors such as temperature, давление, напряжение, магнитное поле, электрическое поле, перемещение, вращение, и т. д.. Поэтому, optical fibers can also be used as sensing elements to detect various physical quantities.