Az optikai szálak és az optikai szálas kommunikációs technológiák gyors fejlődésével megjelent az optikai szál érzékelő technológia. A száloptikai érzékelőket születésük óta gyorsan fejlesztették kis méretüknek, könnyű súlyuknak, nagy érzékenységüknek, gyors válaszuknak, erős anti-elektromágneses interferencia-képességüknek és egyszerű használatuknak köszönhetően, és széles körben használják a vegygyógyászatban, az anyagiparban, a vízgazdálkodásban. és elektromos energia, hajók, szénbányák és mélyépítés különböző területeken. Különösen manapság, a dolgok internetének rohamos fejlődésével nem lehet figyelmen kívül hagyni az optikai szál-érzékelő technológia helyzetét.
1 A száloptikai érzékelők alapelve és fejlesztési státusza
1.1. A száloptikai érzékelők alapelvei és osztályozása
Az optikai szálas érzékelő technológia az 1970-es években kifejlesztett új típusú érzékelési technológia. Amikor a fény egy optikai szálon keresztül terjed, a fény visszaverődik külső hőmérséklet, nyomás, elmozdulás, mágneses tér, elektromos tér és forgás hatására. , fénytörési és abszorpciós hatások, optikai Doppler-effektus, akuszto-optikai, elektro-optikai, magneto-optikai és elasztikus hatások stb., közvetlenül vagy közvetve megváltoztathatják a fényhullám amplitúdóját, fázisát, polarizációs állapotát és hullámhosszát, így a szálat Érzékeny komponensként különféle fizikai mennyiségek kimutatására.
A száloptikai érzékelő főként fényforrásból, transzmissziós szálból, fotodetektorból és jelfeldolgozó részből áll. Az alapelv az, hogy a fényforrásból érkező fény az optikai szálon keresztül az érzékelőfejbe (modulátorba) kerül, így a mérendő paraméterek kölcsönhatásba lépnek a modulációs tartományba kerülő fénnyel, így a fény optikai tulajdonságai ( mint például a fény intenzitása, hullámhossza, frekvenciája, A fázis, a polarizációs állapot stb. modulált jelzőfénnyel változik, amely az optikai szálon keresztül a fotodetektorba kerül, hogy az optikai jelet elektromos jellé alakítsa át, és végül a jel feldolgozásával visszaállítják a mért fizikai mennyiséget.Az optikai szálas szenzoroknak számos típusa létezik, amelyek általában funkcionális (érzékelő típusú) és nem funkcionális (fényáteresztő típusú) érzékelőkre oszthatók.
A funkcionális érzékelő jellemzője az optikai szál azon képessége, hogy érzékeny legyen a külső információkra, és érzékelési képessége. Ha az optikai szálat érzékeny komponensként használják, az optikai szálban mérve a fény intenzitásának, fázisának, frekvenciájának vagy polarizációs állapotának jellemzői megváltoznak. A moduláció funkciója megvalósul. Ezután a mérendő jelet a modulált jel demodulálásával kapjuk meg. Az ilyen típusú érzékelőkben az optikai szál nemcsak a fényáteresztő szerepet tölti be, hanem az „érzékelés” szerepét is.
A nem működő érzékelők más érzékeny komponenseket használnak a mért változások érzékelésére. Az optikai szál csak információátviteli közegként működik, vagyis az optikai szál csak fényvezetőként szolgál [3]. A hagyományos elektromos érzékelőkkel összehasonlítva a száloptikai érzékelők erős anti-elektromágneses interferencia képességgel, jó elektromos szigeteléssel és nagy érzékenységgel rendelkeznek, ezért széles körben használják különféle területeken, például környezetvédelem, hidak, gátak, olajmezők, klinikai orvosi vizsgálatok és élelmiszer-biztonság területén. Tesztelés és egyéb területek.
1.2 Száloptikai érzékelők fejlesztési állapota
A szálas szenzor megszületése óta a világ minden országa nagy figyelemmel kíséri és nagyra értékeli felsőbbrendűségét és széleskörű alkalmazását, és aktívan kutatja és fejleszti. Jelenleg az optikai szálas érzékelőket több mint 70 fizikai mennyiségre mérik, mint például elmozdulás, nyomás, hőmérséklet, sebesség, rezgés, folyadékszint és szög. Egyes országok, például az Egyesült Államok, Nagy-Britannia, Németország és Japán a száloptikai érzékelőrendszerek, a modern digitális szálvezérlő rendszerek, a száloptikai giroszkópok, a nukleáris sugárzás megfigyelésének, a repülőgép-hajtóművek megfigyelésének és a polgári programok hat aspektusára összpontosítottak, és elértek bizonyos eredményeket. eredményeket.
A száloptikai érzékelők kutatása Kínában 1983-ban kezdődött. Néhány egyetem, kutatóintézet és vállalat száloptikai érzékelőkkel kapcsolatos kutatása a száloptikai érzékelő technológia gyors fejlődéséhez vezetett. A Peopleâs Daily 2010. május 7-én arról számolt be, hogy a "Brillouin-effektuson alapuló, folyamatos elosztott optikai szál-érzékelő technológia", amelyet Zhang Xuping, a Nanjing Egyetem Műszaki és Menedzsment karának professzora talált ki, átment a szervezett szakértői értékelésen. az Oktatási Minisztérium által. Az értékelő szakértői csoport egyöntetűen úgy véli, hogy ez a technológia erős innovációval rendelkezik, számos független szellemi tulajdonjoggal rendelkezik, és a hazai vezető és nemzetközi haladó szintet elérte a technológiában, és jó alkalmazási kilátásokkal rendelkezik. Ennek a technológiának a lényege az Internet of Things fogalmának alkalmazása, amely pótolja a kínai tárgyak internetének hiányát.
2 A tárgyak internete alapelvei
Az Internet of Things koncepcióját 1999-ben javasolták, angol neve "The Internet of Things", ami "a dolgok összekapcsolt hálózata". A tárgyak internete az interneten alapul, és olyan információs technológiát használ, mint az RFID (rádiófrekvenciás azonosítás) technológia, infravörös érzékelők, globális helymeghatározó rendszerek és lézerszkennerek, hogy az elemeket az internethez kapcsolják információcsere és kommunikáció megvalósítása érdekében. Olyan hálózat, amely megtalálja, intelligens módon azonosítja, követi, figyeli és kezeli. A Dolgok Internetének technikai architektúrája három szintből áll: az észlelési rétegből, a hálózati rétegből és az alkalmazási rétegből.
