Leta 1960 so izumili lasersko svetlobo in po izumu laserjev so raziskovalci pokazali zanimanje za preučevanje uporabe komunikacijskih sistemov z optičnimi vlakni za zaznavanje, podatkovne komunikacije in številne druge aplikacije. Nato je komunikacijski sistem z optičnimi vlakni je postala najboljša izbira za prenos gigabitov in zunaj njega. Ta vrsta komunikacije z optičnimi vlakni se uporablja za prenos podatkov, glasu, telemetrije in videa prek komunikacij na velike razdalje ali računalniških omrežij ali LAN-jev. Ta tehnologija uporablja svetlobni val za prenos podatkov preko vlakna s spreminjanjem elektronskih signalov v svetlobo. Nekatere odlične značilnosti te tehnologije vključujejo majhno težo, majhno dušenje, manjši premer, prenos signala na dolge razdalje, varnost prenosa itd.
Optični senzorji
Pomembno je, da telekomunikacijska tehnologija je spremenil nedavni napredek v tehnologiji optičnih vlaken. Zadnja revolucija se je pojavila kot oblikovalci, ki so združili produktivne rezultate podjetja optoelektronske naprave z optičnimi optičnimi telekomunikacijskimi napravami za ustvarjanje optičnih senzorjev. Številne komponente, povezane s temi napravami, so pogosto razvite za aplikacije optičnih vlaken. Sposobnost optičnih senzorjev se je povečala namesto tradicionalnih senzorjev.
Optični senzorji
Optični senzorji, imenovani tudi senzorji optičnih vlaken, uporabljajo optična vlakna ali senzorski element. Ti senzorji se uporabljajo za zaznavanje nekaterih količin, kot so temperatura, tlak, vibracije, premiki, rotacije ali koncentracija kemičnih vrst. Vlakna se toliko uporabljajo na področju daljinskega zaznavanja, ker na oddaljeni lokaciji ne potrebujejo električne energije in so majhne velikosti.
Optični senzorji so izjemni za neobčutljive pogoje, vključno s hrupom, močnimi vibracijami, ekstremno vročino, mokrim in nestabilnim okoljem. Ti senzorji se zlahka prilegajo majhnim območjem in jih je mogoče pravilno namestiti, kjer koli so potrebna prožna vlakna. Premik valovne dolžine je mogoče izračunati z uporabo reflektrometrije z optično frekvenčno domeno. Časovno zakasnitev optičnih senzorjev je mogoče določiti z napravo, kot je optični reflektometer v časovni domeni.
Blokovni diagram optičnega senzorja
Splošni blokovni diagram optičnega senzorja je prikazan zgoraj. Blok diagram je sestavljen iz optičnega vira ( Svetleča dioda , LASER in laserska dioda), optična vlakna, senzorski element, optični detektor in naprave za končno obdelavo (analizator optičnega spektra, osciloskop). Ti senzorji so razvrščeni v tri kategorije glede na principe delovanja, lokacijo senzorja in uporabo.
Vrste optičnih senzorskih sistemov
Te senzorje lahko razvrstimo in razložimo na naslednji način:
1. Glede na lokacijo senzorja so optični senzorji razvrščeni v dve vrsti:
- Lastni optični senzorji
- Zunanji optični senzor
Optični senzorji z lastnim tipom
Pri tej vrsti senzorjev zaznavanje poteka znotraj samega vlakna. Senzorji so odvisni od lastnosti samega optičnega vlakna, da pretvorijo okoljske ukrepe v modulacija svetlobnega snopa, ki prehaja skozenj. Tu je lahko ena od fizikalnih lastnosti svetlobnega signala v obliki frekvence, faze, intenzitete polarizacije. Najbolj uporabna lastnost lastnega optičnega senzorja je, da zagotavlja porazdeljeno zaznavanje na velike razdalje. Osnovni koncept lastnega optičnega senzorja je prikazan na naslednji sliki.
Optični senzorji z lastnim tipom
Optični senzorji zunanjega tipa
Pri optičnih senzorjih zunanjega tipa se vlakno lahko uporablja kot nosilec informacij, ki kaže pot do črne škatle. Ustvari svetlobni signal, odvisno od informacij, ki so prispele v črno skrinjico. Črna škatla je lahko izdelana iz ogledal,plin ali kateri koli drug mehanizem, ki ustvarja optični signal. Ti senzorji se uporabljajo za merjenje vrtenja, hitrosti vibracij, premikov, sukanja, navora in pospeška. Major prednosti teh senzorjev je njihova sposobnost doseči mesta, ki so sicer nedosegljiva.
Optični senzorji zunanjega tipa
Najboljši primer tega senzorja je merjenje notranje temperature letalskega reaktivnega motorja, ki uporablja vlakno za oddajanje sevanja v sevalni pirometer, ki se nahaja zunaj motorja. Na enak način se ti senzorji lahko uporabljajo tudi za merjenje notranje temperature transformatorji . Ti senzorji zagotavljajo odlično zaščito merilnih signalov pred hrupom. Naslednja slika prikazuje osnovni koncept zunanjega optičnega senzorja.
2. Na podlagi principov delovanja so optični senzorji razvrščeni v tri vrste:
- Na podlagi intenzivnosti
- Na podlagi faze
- Na osnovi polarizacije
Optični senzor na osnovi intenzivnosti
Optični senzorji na osnovi intenzitete zahtevajo več svetlobe in ti senzorji uporabljajo večjedrna vlakna z veliko jedra. Prikazana slika daje predstavo o tem, kako intenzivnost svetlobe deluje kot senzorski parameter, in o tem, kako ta ureditev omogoča, da vlakna delujejo kot senzor vibracij. Ko pride do vibracij, se bo svetloba spremenila z enega konca na drugega, kar bo omogočilo inteligenco za merjenje amplitude vibracij.
Optični senzor na osnovi intenzivnosti
Na sliki sta bližja optična vlakna in senzor vibracij odvisna od jakosti svetlobe v kasnejših delih. Ti senzorji imajo veliko omejitev zaradi spremenljivih izgub v sistemu, ki se ne pojavijo v okolju. Te spremenljive izgube vključujejo izgube zaradi spajanja, mikro in makro upogibne izgube, izgube zaradi povezav na spojih itd. Primeri vključujejo senzorje na osnovi intenzivnosti ali senzor mikroobklona in senzor evanescentnega valovanja.
Prednosti teh optičnih senzorjev vključujejo nizke stroške, sposobnost delovanja kot resnično porazdeljeni senzorji, zelo enostavni za izvedbo, možnost multipleksiranja itd. Slabosti vključujejo razlike v jakosti svetlobe in relativne meritve itd.
Optični senzor na osnovi polarizacije
Optična vlakna na osnovi polarizacije so pomembna za določen razred senzorjev. To lastnost lahko preprosto spreminjajo različne zunanje spremenljivke in s tem te vrste senzorjev se lahko uporablja za merjenje obsega parametrov.Razvita so posebna vlakna in drugi sestavni deli z natančnimi polarizacijskimi lastnostmi. Na splošno se uporabljajo v različnih aplikacijah za meritve, komunikacijo in obdelavo signalov.
Optični senzor na osnovi polarizacije
Optična nastavitev optičnega senzorja na osnovi polarizacije je prikazana zgoraj. Oblikuje se s polarizacijo svetlobe iz vira svetlobe skozi polarizator. Polarizirana svetloba se začne pri 45 ° do izbranih osi dolžine dvolomnega zaščitnega vlakna pred polarizacijo. Ta odsek vlakna služi kot zaznavalna vlakna. Nato se fazna razlika med obema polarizacijskima stanjem spremeni pod kakršnimi koli zunanjimi motnjami, kot so napetosti ali napetosti. Nato se glede na zunanje motnje spremeni izhodna polarizacija, tako da se z upoštevanjem stanja izhodne polarizacije na naslednjem koncu vlakna lahko zaznajo zunanje motnje.
Fazni optični senzor
Te vrste senzorjev se uporabljajo za spreminjanje oddajniške svetlobe na informacijski signal, pri čemer signal opazuje fazno optični senzor. Ko skozi interferometer prepustimo svetlobni žarek, se svetloba loči na dva snopa, pri čemer je en žarek izpostavljen zaznavalnemu okolju, drugi pa je izoliran iz zaznavnega okolja, ki se uporablja kot referenca. Ko se dva ločena žarka ponovno združita, potem si ovirata drug drugega. Najpogosteje uporabljeni interferometri so Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, rešetkasti in polarimetrični interferometri. Tu so spodaj prikazani interferometri Mach Zehnder in Michelson.
Fazni optični senzor
tu so razlike in podobnosti med obema interferometroma. Glede podobnosti se za Michelsonov interferometer pogosto šteje, da je zložen interferomet Mach Zehnder. Za konfiguracijo Michelsonovega interferometra je potrebna le ena spenjača optičnih vlaken. Ker svetloba dvakrat prehaja skozi zaznavna in referenčna vlakna, se optični fazni premik na enoto dolžine vlakna podvoji. Tako imajo Michelsonovi trsi v bistvu boljšo občutljivost. Druga jasna prednost Michelsona je, da lahko senzor zaslišuje samo z enim vlaknom med modulom izvora in detektorja vira. Toda za Michelsonov interferometer je potrebno kakovostno odsevno ogledalo
3. Glede na uporabo so optični senzorji razvrščeni v tri vrste, kot so
- Kemični senzor
- Fizični senzor
- Bio medicinski senzor
Kemični senzor
Kemični senzor je naprava, ki se uporablja za pretvorbo kemijskih informacij v obliki merljivega fizikalnega signala, ki je povezan s koncentracijo določene kemične vrste. Kemični senzor je pomembna komponenta analiz in lahko vključuje nekatere naprave, ki izvajajo naslednje funkcije: obdelava signalov, vzorčenje in obdelava podatkov. Analizator je lahko pomemben del avtomatiziranega sistema.
Kemični senzor
Delo analizatorja v skladu z načrtom vzorčenja v odvisnosti od časa deluje kot monitor. Ti senzorji vključujejo dve funkcionalni enoti: receptor in pretvornik. V receptorskem delu se kemijske informacije pretvorijo v energijo, ki jo lahko izmeri pretvornik, v delu pretvornika pa se kemijske informacije pretvorijo v analitični signal in ne kažejo občutljivosti.
Fizični senzor
Fizični senzor je naprava, ki je narejena glede na fizični učinek in naravo. Ti senzorji se uporabljajo za zagotavljanje informacij o fizičnih lastnostih sistema. To vrsto senzorjev večinoma označujejo senzorji, kot so fotoelektrični senzorji, piezoelektrični senzorji , kovinski odporni senzorji in polprevodniški piezoodporni senzorji.
Bio medicinski senzor
Biomedicinski senzor je elektronska naprava, ki se uporablja za prenos različnih neelektričnih količin v biomedicinskih poljih v enostavno zaznavne električne veličine. Zaradi tega so ti senzorji vključeni v analizo zdravstvenega varstva. Ta tehnologija zaznavanja je ključna za zbiranje človeških patoloških in fizioloških informacij.
Bio medicinski senzor
Uporaba optičnih senzorjev
Optični senzorji se uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so
- Merjenje fizikalnih lastnosti, kot so temperatura, premik,hitrost, deformacija v strukturah katere koli velikosti ali kakršne koli oblike.
- Spremljanje fizične strukture zdravja v realnem času.
- Zgradbe in mostovi, predori,Jez, dediščine.
- Kamera za nočni vid, elektronski varnostni sistemi , Zaznavanje delnega praznjenja in merjenje obremenitve koles.
Tako je pregled nad optični senzorji razpravljali o aplikacijah. Obstaja veliko prednosti uporabe optičnih senzorjev za komunikacijo na dolge razdalje, ki vključujejo majhnost, majhno težo, kompaktnost, visoko občutljivost, široko pasovno širino itd. Vse te značilnosti optično vlakno najbolje uporabljajo kot senzor. Poleg tega za kakršno koli pomoč v zvezi s to temo oz projektne ideje na osnovi senzorjev , nas lahko kontaktirate s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje.
Zasluge za fotografije:
- Optični senzor avtor avtomatizacija posredno
- Kemični senzor jeza.
- Bio medicinski senzor avtor imimg
