Šviesolaidinis jutiklis yra jutiklis, kuris matuojamo objekto būseną paverčia išmatuojamu šviesos signalu. Optinio pluošto jutiklio darbo principas yra siųsti šviesos spindulių incidentą iš šviesos šaltinio į modulį per optinį pluoštą ir sąveikauti su išoriniais išmatuotais moduliatoriaus parametrais, kad šviesos optinės savybės, tokios kaip šviesos intensyvumas, bangos ilgis, dažnis, fazė, poliarizacijos būsena ir kt. Jis keičiasi ir tampa moduliuojau optiniu signalu, kuris vėliau siunčiamas į optoelektroninį prietaisą per optinį pluoštą, o išmatuotas parametras gaunamas po demoduliatoriaus. Visame procese šviesos spindulys įvedamas per optinį pluoštą, o po to skleidžiamas per moduliatorių. Optinio pluošto funkcija pirmiausia perduoda šviesos spindulį ir, antra, veikia kaip optinis moduliatorius.
Plėtros kryptis
Jutikliai vystosi jautrumo, tikslumo, prisitaikymo, kompaktiškumo ir intelekto kryptimi. Šiame procese labai populiarūs šviesolaidiniai jutikliai, naujas jutiklių šeimos narys. Optinis pluoštas turi daug puikių savybių, tokių kaip: anti-elektromagnetinių ir atominių spinduliuotės trukdžių efektyvumas, mažas skersmuo, minkštos, lengvos mechaninės savybės; izoliacija, neindukcinės elektrinės savybės; atsparumas vandeniui, didelis atsparumas temperatūrai, atsparumas korozijai, cheminės savybės ir kt. Jis gali atlikti žmogaus ausų vaidmenį vietose, kurių žmonės negali pasiekti (pvz., Aukštos temperatūros srityse) arba žmonėms kenksmingose vietose (pvz., Branduolinės spinduliuotės zonose), taip pat gali peržengti žmogaus fiziologines ribas ir priimti žmogaus pojūčius. Išorinė informacija, kurios nejaučiate.
Funkcijos
1. Dėl atšvaito prismų naudojimo jis turi didesnį aptikimo našumą ir patikimumą nei bendrieji šviesą atspindintys šviesos valdymo jutikliai.
2. Palyginti su atskiru šviesos valdymo jutikliu, grandinės jungtis yra paprastesnė ir paprastesnė.
3. Įdėta sagties konstrukcija palengvina montavimą
Naudoti
1. Naudojamas skaitmeniniams modeliams, pvz., telefono ir tinklo plačiajuosčiam ryšiui, perduoti.
2. Banknotų, kortelių, monetų, leidimų knygelių ir t. t., naudojamų pardavimo automatams, finansinei su galu susijusiai įrangai ir pinigų skaitikliams, perdavimo statusas
3. Naudojama automatizuotos įrangos produktų padėties nustatymo, skaičiavimo ir identifikavimo tikslais.
Principas
Pagrindinis optinio pluošto jutiklio darbo principas yra siųsti šviesą iš šviesos šaltinio į moduliatorių per optinį pluoštą. Po to, kai matuotini parametrai sąveikauja su moduliacijos zoną patenkanti šviesa, keičiasi šviesos optinės savybės (pvz., šviesos intensyvumas, bangos ilgis, dažnis, fazė, poliarizacijos būsena ir kt.), vadinamos moduliuota signaline šviesa, ir tada matavimui atlikti naudokite išmatuotų šviesos perdavimo charakteristikų įtaką.
Yra du optinio pluošto jutiklių matavimo principai.
(1) Fizinės savybės tipo optinio pluošto jutiklio principas. Fizinės savybės tipo optinio pluošto jutiklis naudoja optinio pluošto jautrumą aplinkos pokyčiams, kad sąnaudų fizinį kiekį paverstų moduliuojau optiniu signalu. Jo darbo principas grindžiamas optinio pluošto optinio moduliavimo efektu, tai yra, kai keičiasi išoriniai aplinkos veiksniai, tokie kaip temperatūra, slėgis, elektrinis laukas, magnetinis laukas ir kt., Jo šviesos perdavimo charakteristikos, tokios kaip fazė ir šviesos intensyvumas.
Todėl, jei šviesos fazė ir šviesos intensyvumas keičiasi per optinį pluoštą, galima išmatuoti fizinį kiekį. Šio tipo jutiklis taip pat vadinamas jautriu elemento tipu arba funkciniu šviesolaidiniu jutikliu. Lazerio taškinio šviesos šaltinio spindulys sklinda į lygiagrečias bangas ir yra padalintas į du kelius spindulių skirstytuvu, vienas yra atskaitos optinis kelias, o kitas - matavimo optinis kelias. Išoriniai parametrai (temperatūra, slėgis, vibracija ir tt) sukelia pluošto ilgio pokyčius ir keičiasi fazės šviesos fazė, taip sukuriant skirtingą trukdžių skaičių. Skaičiuojant jo režimo judėjimą, galima išmatuoti temperatūrą ar slėgį.
(2) Struktūrinio optinio pluošto jutiklio principas. Struktūrinis optinio pluošto jutiklis yra matavimo sistema, sudaryta iš šviesos aptikimo elemento (jautraus elemento), optinio pluošto perdavimo kilpos ir matavimo grandinės. Tarp jų optinis pluoštas naudojamas tik kaip šviesos perdavimo terpė, todėl jis taip pat vadinamas šviesą perduodantis arba nefunkcionalus optinio pluošto jutiklis
Veiklos
Optinis pluoštas turi daug puikių savybių, tokių kaip: anti-elektromagnetinių ir atominių spinduliuotės trukdžių efektyvumas, mažas skersmuo, minkštos, lengvos mechaninės savybės; izoliacija, neindukcinės elektrinės savybės; atsparumas vandeniui, didelis atsparumas temperatūrai, atsparumas korozijai, cheminės savybės ir kt. Jis gali atlikti žmogaus ausų vaidmenį žmonėms nepasiekiamose ar kenksmingose vietose (pvz., Branduolinės spinduliuotės zonose), taip pat gali peržengti žmogaus fiziologines ribas ir gauti tai, ko negali pajusti žmogaus pojūčiai. Išorinė informacija.
Funkcijos
1. Didelis jautrumas;
2. Geometrinė forma daugeliu aspektų yra pritaikoma ir gali būti pagaminta iš bet kokios formos optinio pluošto jutiklių;
Trečia, jis gali gaminti prietaisus, kurie jaučia įvairią fizinę informaciją (akustinę, magnetinę, temperatūrą, sukimąsi ir tt);
4. Jis gali būti naudojamas aukštos įtampos, elektros triukšmo, aukštos temperatūros, korozijos ar kitose atšiauriose aplinkose;
Penkta, ir turi būdingą suderinamumą su optinio pluošto telemetrijos technologija.
Optinio pluošto jutiklio privalumas yra tas, kad, palyginti su tradiciniais jutikliais, optinio pluošto jutiklis naudoja šviesą kaip slaptos informacijos ir optinio pluošto nešiklį kaip jautrios informacijos perdavimo terpę. Jis turi optinio pluošto ir optinio matavimo savybes ir turi keletą unikalių privalumų. Geras elektros izoliacijos našumas, stiprus anti-elektromagnetinių trukdžių gebėjimas, neinvaziškumas, didelis jautrumas, lengvai realizuotas nuotolinis išmatuoto signalo stebėjimas, atsparumas korozijai, atsparus sprogimui, lankstus šviesos kelias, lengvai prijungiamas prie kompiuterio.
Jutiklis vystosi jautrumo, tikslumo, prisitaikymo, kompaktiškumo ir intelekto kryptimi. Jis gali būti naudojamas vietose, kur žmonės negali pasiekti (pvz., aukštos temperatūros zonose ar žmonėms kenksmingose vietose, pvz., branduolinės spinduliuotės zonose). Jis taip pat gali peržengti žmonių fiziologines ribas ir gauti išorinę informaciją, kurios negali pajusti žmogaus pojūčiai.
Klasifikavimo
Pagal bandomojo objekto moduliavimo režimą jis gali būti suskirstytas į: intensyvumo moduliaciją, poliarizacijos režimą, fazės režimą ir dažnio režimą;
Pagal tai, ar šviesa trukdo, ją galima suskirstyti į: trukdžių tipą ir ne trukdžių tipą;
Atsižvelgiant į tai, ar padidėjus atstumui matavimą galima nuolat stebėti, jį galima suskirstyti į: paskirstytą ir pagrįstą tašku;
Pagal optinio pluošto vaidmenį jutikliuose jis gali būti suskirstytas į: vienas tipas yra funkcionalus (funkcinis pluoštas, sutrumpintas kaip FF) jutikliai, taip pat žinomi kaip jutikliai; kitas yra nefunkcionalus tipas (nefunkcionalus pluoštas, sutrumpintai vadinamas NFF), ir jis vadinamas šviesos perdavimo jutikliu.
Sulankstomos funkcijos tipas
Funkcinis jutiklis naudoja optinio pluošto savybes, kad optinis pluoštas būtų naudojamas kaip jautrus elementas. Išmatuota šviesa moduliuoja optiniame pluošte perduodamą šviesą, kad pakeistų perduodamos šviesos intensyvumą, fazę, dažnį ar poliarizacijos būseną. Signalas demoduliuojamas, kad būtų gautas bandomasis signalas.
Optinis pluoštas yra ne tik šviesos kreipiamasis, bet ir jautrus elementas. Šviesa matuojama ir moduliuojama optiniame pluošte, dažniausiai naudojamas daugiamodis optinis pluoštas.
Privalumai: kompaktiška struktūra ir didelis jautrumas.
Trūkumai: reikalingas specialus optinis pluoštas, didelės išlaidos,
Tipiški pavyzdžiai: šviesolaidiniai giroskopai, šviesolaidiniai hidrofonai ir kt.
Sulankstytas nefunkcionaliojo pluošto tipas
Nefunkcionalūs optinio pluošto jutikliai naudoja kitus jautrius komponentus, kad pajustų matuojamus pokyčius. Optiniai pluoštai naudojami tik kaip informacijos perdavimo laikmenos, dažnai naudojami vieno režimo optiniai pluoštai.
Optinis pluoštas atlieka tik pagrindinės šviesos vaidmenį, o optinio pluošto tipo jautraus elemento šviesą moduliuoja matavimas.
Privalumai: Optinis pluoštas gali būti naudojamas elektros izoliacijai ir duomenų perdavimui, o optinio pluošto perduodamam signalui elektromagnetiniai trukdžiai įtakos neturi.
Dauguma praktinių yra nefunkcionalūs optinio pluošto jutikliai. "AnyWay" kintamo dažnio įtampos jutiklis, kintamo dažnio srovės jutiklis ir kintamo dažnio galios jutiklis (įtampos ir srovės jutiklių derinys) priklauso nefunkcionaliems optinio pluošto jutikliams, kurie turi unikalių privalumų matuojant galią sudėtingose elektromagnetinėse aplinkose.
Šviesolaidiniai jutikliai yra nauja technologija, kuri atsirado pastaraisiais metais. Jis gali būti naudojamas įvairiems fiziniams kiekiams, tokiems kaip garso laukas, elektrinis laukas, slėgis, temperatūra, kampinis greitis, pagreitis ir kt., matuoti, taip pat gali atlikti matavimo užduotis, kurias sunku užbaigti naudojant esamas matavimo technologijas. Mažoje erdvėje, stipriuose elektromagnetiuose trukdžiuose ir aukštos įtampos aplinkoje, šviesolaidiniai jutikliai parodė unikalias galimybes. Yra daugiau nei 70 tipų optinio pluošto jutikliai, kurie yra maždaug suskirstyti į optinio pluošto jutikliai ir jutikliai, naudojant optinius pluoštus.
Vadinamasis optinio pluošto jutiklis reiškia, kad pats optinis pluoštas tiesiogiai gauna išorinį matavimą. Išorinis išmatuotas fizinis kiekis gali sukelti matavimo rankos ilgio, lūžio rodiklio ir skersmens pokyčius, kad optinio pluošto perduodama šviesa pasikeistų amplitudėje, fazėje, dažnyje, poliarizacijoje ir kt. Matavimo stendo perduodama šviesa ir atskaitos dalies etaloninė lemputė trukdo viena kitai (palyginti), kad dėl šio pokyčio pasikeistų išėjimo šviesos fazė (arba amplitudė) ir išmatuotas pokytis. Optinio pluošto perduodama fazė yra labai jautri išoriniams poveikiams, o fizinį kiekį, atitinkantį mažos fazės pokytį 10 minus 4 radianų, galima aptikti naudojant trukdžių technologiją. Naudojant apvijos savybes ir mažą optinio pluošto praradimą, labai ilgas optinis pluoštas gali būti sukiptas į mažo skersmens optinio pluošto ritę, kad padidėtų naudojimo ilgis ir būtų didesnis jautrumas.
Optinis pluošto akustinis jutiklis yra jutiklis, kuris pats naudoja optinį pluoštą. Kai optinis pluoštas patiria labai mažą išorinę jėgą, jis bus šiek tiek sulenktas, o jo šviesos perdavimo gebėjimas labai pasikeis. Garsas yra tam tikra mechaninė banga, o jo poveikis optiniam pluoštui yra priversti optinį pluoštą ir gaminti lenkimą. Garso stiprumą galima gauti lenkiant. Šviesolaidinis giroskopas taip pat yra pluošto optinis jutiklis. Palyginti su lazeriniu giroskopu, šviesolaidinis giroskopas turi didelį jautrumą, mažą dydį ir mažą kainą. Jis gali būti naudojamas orlaivių, laivų, raketų ir kt. aukštos kokybės inercinės navigacijos sistemose. Paveiksle pavaizduotas šviesolaidinio jutiklio turbinos srauto matuoklio principas.
Sulankstytos Bragg grotelės
Pluošto Bragg grotelių jutiklis (FBS) yra pluošto optinis jutiklis, turintis didžiausią dažnį ir plačiausią diapazoną. Toks jutiklis gali pakeisti atspindimos šviesos bangos ilgį pagal aplinkos temperatūros ir (arba) įtampos pokytį. Pluošto Bragg grotelės naudojamos atskleisti nedidelę šviesai jautraus pluošto dalį šviesos bangoms, periodiškai siedami šviesos intensyvumą per holografinę interferometriją arba fazių maskavimą. Tokiu būdu optinio pluošto optinis lūžio rodiklis bus visam laikui pakeistas pagal apšvitintos šviesos bangos intensyvumą. Periodiniai šviesos lūžio indekso pokyčiai, kuriuos sukelia šis metodas, vadinami pluošto Bragg grotelėmis.
Kai plataus spektro spindulys yra padaugintas į pluošto Bragg groteles, kiekvienas mažas pluošto segmentas po lūžio indekso keitimo atspindės tik tam tikrą šviesos bangos ilgį. Šis bangos ilgis vadinamas Bragg bangos ilgiu. Dėl šios savybės Fiber Bragg grotelės atspindi tik tam tikrą bangos ilgį, o kitų bangų ilgių šviesos bangos bus dauginamos.
Pagal optinio pluošto vaidmenį optinio pluošto jutiklyje jis gali būti suskirstytas į du tipus: jutiklio tipą ir šviesos perdavimo tipą.
Jutiklio tipo optinio pluošto optinis pluoštas ne tik perduoda šviesą, bet ir veikia kaip fotoelektrinis jutiklis. Dėl išorinės aplinkos įtakos pačiam optiniam pluoštui, fizinis kiekis, kurį reikia išmatuoti, veikia jutiklį per optinį pluoštą, kad optinio bangųido savybės (šviesos intensyvumas, fazė, poliarizacijos būsena, bangos ilgis ir tt) būtų moduliuojamos. Jutiklio tipo optinio pluošto jutikliai toliau skirstomi į šviesą pabrėžiantį tipą, fazių moduliacijos tipą, vibracijos būsenos moduliacijos tipą ir bangos ilgio moduliacijos tipą.
Sulankstytas šviesos perdavimo pluoštas
Šviesos perdavimo tipo optinio pluošto jutiklis įveda išmatuoto objekto moduliuotą optinį signalą į optinį pluoštą, o tada atlieka matavimą apdorodami optinį signalą išvesties gale. Šio tipo jutiklis turi dar vieną šviesai jautrų elementą, jautrų matuojamam fiziniam kiekiui, o optinis pluoštas naudojamas tik kaip Šviesos perdavimo elementas turi būti pritvirtintas jautriu elementu, galintis moduliuoti optinio pluošto perduodamą šviesą, kad susidarytų jutiklio elementas. Šviesolaidinius jutiklius galima suskirstyti į tris tipus: taškinius šviesolaidinius jutiklius, vientisus šviesolaidinius jutiklius ir paskirstytus šviesolaidinius jutiklius pagal jų matavimo diapazoną. Tarp jų didelių konstrukcijų kamieno pasiskirstymui aptikti naudojami paskirstyto optinio pluošto jutikliai, kurie gali greitai ir neardomai išmatuoti poslinkio, vidinio ar paviršiaus stresą ir kitus svarbius konstrukcijos parametrus. Šviesolaidinių jutiklių tipai, naudojami civilinėje inžinerijoje, daugiausia apima matematikos-Zender interferometrinius šviesolaidinius jutiklius, Fabry-pero ertmės optinius jutiklius ir pluošto Bragg grotelių jutiklius.
Optinio pluošto jutiklio lengvumas, ilgaamžiškumas ir ilgalaikis stabilumas leidžia jį lengvai pritaikyti įvairių statybinių medžiagų, tokių kaip statybinės plieno konstrukcijos ir betonas, vidiniam įtempiui ir įtempiui aptikti. Realizuotas pastato konstrukcijos sveikatos patikrinimas.
Kita pagrindinė šviesolaidinių jutiklių kategorija yra šviesolaidinių jutiklių naudojimas. Jo struktūra yra maždaug tokia: Jutiklis yra optinio pluošto gale, o optinis pluoštas yra tik šviesos perdavimo linija, kuri konvertuoja išmatuotą fizinį kiekį į šviesos amplitudę, fazę ar amplitudę. Šioje jutiklių sistemoje derinamas tradicinis jutiklis ir optinis pluoštas. Optinio pluošto įvedimas leidžia realizuoti zondo telemetriją. Šis optinio pluošto perdavimo jutiklis turi platų taikymo diapazoną ir yra lengvai naudojamas, tačiau jo tikslumas yra šiek tiek mažesnis nei pirmojo tipo jutiklio.
Optinis pluoštas yra kylanti jutiklių šeimos žvaigždė. Jis plačiai naudojamas dėl puikaus optinio pluošto veikimo. Tai tam tikras jutiklis, kurį verta paminėti gamybos praktikoje.
Šviesolaidiniai jutikliai tapo kylančia žvaigžde jutiklių šeimoje dėl daugelio privalumų ir atlieka savo unikalų vaidmenį įvairiuose matavimuose, tapdami nepakeičiamu jutiklių šeimos nariu.
Programa
Izoliuotas nuo purvo, magnetizmo, garso, slėgio, temperatūros, pagreičio, giroskopo, poslinkio, skysčio lygio, sukimo momento, fotoakustinio, srovės, optinio pluošto jutiklio, gali būti naudojamas poslinkiui, vibracijai, sukimui, slėgiui, lenkimui, įtampai, greičiui, pagreičiui, srovei , magnetiniam laukui, įtampai, drėgmei, temperatūrai, garso laukui, srautui, koncentracijai, PH vertei ir įtempiui matuoti. Optinio pluošto jutikliai turi platų programų spektrą, apimantį beveik visas svarbias nacionalinės ekonomikos ir nacionalinės gynybos sritis bei kasdienį žmonių gyvenimą. Jie gali būti saugiai ir efektyviai naudojami atšiaurioje aplinkoje. Jie išsprendžia daugelį techninių problemų, kurios daugelį metų egzistavo daugelyje pramonės šakų. Rinkos paklausa. Daugiausia pasireiškia šiose programose:
Interferometrinių giroskopų ir grotelių slėgio jutiklių naudojimas tiltuose, užtvankose, naftos telkiniuose ir kt. miesto statyboje. Optinio pluošto jutikliai gali būti įmontuoti į betoną, anglies pluoštu sustiprintus plastikus ir įvairias kompozitines medžiagas, kad būtų galima išbandyti streso atsipalaidavimą, konstrukcijos stresą ir dinaminį apkrovos stresą, kad būtų galima įvertinti tilto konstrukcinę veiklą trumpalaikėje statybinėje fazėje ir ilgalaikę veikimo būseną.
Elektros sistemoje būtina matuoti temperatūrą, srovę ir kitus parametrus, pvz., Temperatūros aptikimą aukštos įtampos transformatorių ir didelių variklių statorius ir rotorius. Kadangi elektriniai jutikliai yra jautrūs elektromagnetinio lauko trukdžiams, tokiais atvejais jų naudoti negalima. Šviesolaidinis jutiklis. Paskirstytas optinio pluošto temperatūros jutiklis yra aukštosios technologijos, sukurtos pastaraisiais metais erdvinės temperatūros lauko pasiskirstymo matavimui realiuoju laiku. Paskirstyto optinio pluošto temperatūros jutiklių sistema ne tik turi bendrų optinio pluošto jutiklių privalumų, bet ir turi galimybę išmatuoti įvairių taškų temperatūrą išilgai optinio pluošto. Su savo paskirstytos jutimo galimybes, mes galime nuolat matuoti įvairių taškų temperatūrą per kelis kilometrus išilgai optinio pluošto realiu laiku. Padėties nustatymo tikslumas gali pasiekti skaitiklių tvarką, o matavimo tikslumas gali pasiekti 1 laipsnio lygį. Jis labai tinka didelio masto sankirtos temperatūros matavimui. Taikymo progos.
Be to, optinio pluošto jutikliai taip pat gali būti naudojami geležinkelio stebėjimo, raketų varymo sistemose ir alyvos šulinių aptikime.
Optinis pluoštas turi puikių privalumų plačiajuosčio ryšio, didelės talpos, tolimojo perdavimo, ir multi-parametrų, paskirstytos, ir mažai energijos suvartojimo jutimo. Optinio pluošto jutikliai gali ir toliau įsisavinti naujas optinio pluošto ryšio technologijas ir prietaisus, o įvairūs optinio pluošto jutikliai turėtų būti plačiai naudojami daiktų internete.
