OpticeFiberSînscenareSystem
Sistemul de detectare a fibrei optice a început în 1977 și s-a dezvoltat rapid odată cu dezvoltarea tehnologiei de comunicare prin fibră optică. Sistemul de detectare a fibrelor optice este un indicator important pentru măsurarea gradului de informare într-o țară. De la Hangzhou Internet of Things and Sensing System Application Forum, sistemul de detectare a fibrelor optice a fost utilizat pe scară largă în militare, apărare, aerospațiale, întreprinderi industriale și miniere, energie și protecția mediului, control industrial, medicale și de sănătate, de măsurare și testare, construcții, aparate de uz casnic și alte domenii. o piață vastă. Există sute de sisteme de detectare a fibrei optice în lume, ar fi temperatura, presiunea, fluxul, deplasarea, vibrațiile, rotația, îndoirea, nivelul lichidului, viteza, accelerația, câmpul sonor, curentul, tensiunea, câmpul magnetic și radiațiile. Sensing.
Lățimea de bandă a frecvenței de lucru cu fibră optică, gamă dinamică mare, potrivită pentru telecomanda telemetrică, este o linie excelentă de transmisie cu pierderi reduse; în anumite condiții, fibra optică este deosebit de ușor de acceptat măsurarea sau încărcarea câmpului, este o componentă sensibilă excelentă; fibra optică în sine nu este încărcată, de dimensiuni mici, greutate redusă, ușor de îndoit, interferențe antielectromagnetice, rezistență bună la radiații, potrivite în special pentru utilizarea în medii dure, ar fi inflamabile, explozive, spațiu limitat și interferențe electromagnetice puternice. Prin urmare, tehnologia de detectare a fibrei optice a primit o mare atenție încă de la începuturile sale și a fost cercetată și aplicată în aproape toate domeniile, devenind precursorul tehnologiei de detectare și promovând dezvoltarea viguroasă a tehnologiei de detectare.
Detectarea fibrelor optice, inclusiv percepția și transmiterea semnalelor externe (măsurate). Așa-numita percepție (sau sensibilitate) se referă la parametrii caracteristici fizice ale undei luminoase transmise de semnalul extern în conformitate cu legea sa în schimbare, ar fi intensitatea (puterea), lungimea de undă, frecvența, faza și starea de polarizare, iar schimbarea parametrului optic măsurat este Percepe modificări în semnalele externe. Această "percepție" este, în esență, un semnal extern care modulează undele de lumină de propagare în fibre în timp real. Așa-numita transmisie înseamnă că fibra optică transmite unda optică modulată de semnalul extern către fotodetector pentru detectare, extrage semnalul extern din unda optică și efectuează prelucrarea datelor după este necesar, adică demodularea. Prin urmare, tehnologia de detectare a fibrei optice include atât tehnici de modulare, cât și tehnici de demodulare, și anume modul în care semnalul extern (măsurat) modulează parametrii undei optice din fibra optică (sau tehnica de încărcare) și modul de extragere a semnalului extern din unda de lumină modulată (tehnica demodulare (sau tehnica de detectare) care este măsurată).
Porțiunea semnalului extern care modulează parametrii optici din fibra de detecție se numește regiunea de modulare. În funcție de relația dintre zona de modulare și fibra optică, modularea poate fi împărțită în două categorii. Un tip este modularea funcțională, iar zona de modulare este situată în fibra optică. Semnalul extern modulează unda optică prin modificarea directă a anumitor parametri caracteristici de transmisie ai fibrei optice. Un astfel de senzor de fibră optică se numește tip funcțional (Fibră funcțională, tip FF pe scurt) sau un senzor de fibră optică de tip intrinsec, și devine, de asemenea, un senzor de tip modulare internă, iar fibra optică are funcțiile de "transmisie" și "detecție". Fibra receptoare cuplată la sursa de lumină și fibra receptoare cuplată la fotodetector sunt o fibră continuă numită fibră de detecție, astfel încât senzorul funcțional de fibră este numit și senzor de fibră completă sau de detecție. Celălalt tip este modularea nefuncțională. Zona de modulare este în afara fibrei optice. Semnalul extern este modulat de dispozitivul de modulare externă la unda optică care intră în fibra optică. Acest tip de senzor de fibră optică se numește fibră nefuncțională (NFF) sau extrinsecă. Tipul senzorului de fibră optică, fibra de transmisie și fibra receptoare servesc doar la transmiterea undelor luminoase, care sunt numite fibre de transmisie a luminii, și nu au continuitate. Prin urmare, senzorul de fibră optică nefuncțional este, de asemenea, numit un senzor de fibră de transmisie a luminii sau un senzor de fibră modulată extern.
În funcție de modificarea parametrilor caracteristici fizice ale undei de lumină modulate de semnalul extern, modularea undei de lumină poate fi împărțită în cinci tipuri: modularea intensității luminii, modularea frecvenței optice, modularea lungimii optice a lungimii de undă, modularea fazei optice și modularea polarizării.
Deoarece orice fotodetector existent poate răspunde doar la intensitatea luminii și nu poate răspunde direct la frecvența, lungimea de undă, faza și semnalul de modulare a polarizării luminii, acesta trebuie convertit într-un semnal de intensitate printr-o anumită tehnică de conversie. Primiți și implementați detectarea.
Clasificarea aplicațiilor tehnologiei de detectare a fibrelor optice
Modularea intensității luminii
Lumina-accent este o metodă relativ simplă și utilizată pe scară largă modulare în tehnologia de detectare a fibrei optice. Principiul de bază este de a utiliza perturbarea semnalului extern (măsurat) pentru a schimba intensitatea (adică modularea) luminii (lumină cu spectru larg sau lumină de lungime de undă specifică) în fibră, și apoi măsura intensitatea luminii de ieșire (demodulare) pentru a atinge semnalul extern. Măsurare.
Modularea fazei
Modularea optică a fazei se referă la schimbarea fazei undei de lumină care se propagă în fibra optică în conformitate cu o anumită lege a semnalului extern (măsurată), iar cantitatea de schimbare a fazei optice reflectă cantitatea externă măsurată.
Există, în general, trei tipuri de modulare optică a fazei utilizate în tehnologia de detectare a fibrei optice. Un tip este modularea funcțională, iar semnalul extern modifică dimensiunea geometrică și indicele de refracție al fibrei de detectare prin efectul de tulpină de forță, efectul de tulpină termică, efectul de lumină elastică și efectul termo-optic al fibrei optice, provocând astfel schimbarea fazei optice în fibra optică. Pentru a realiza modularea fazei optice. Al doilea tip este modularea efectului Sagnac. Semnalul extern (rotire) nu modifică parametrii fibrei în sine. În schimb, fibra circulară din câmpul inerțial este rotită pentru a genera diferența de cale optică corespunzătoare dintre cele două grinzi care se propagă în direcții opuse. Modularea fazei optice. Al treilea tip este modularea nefuncțională, adică modularea fazei optice în fibra optică prin schimbarea diferenței de cale optică în fibră optică în afara fibrei de detecție.
Modulare a polarizării
Modularea polarizării înseamnă că semnalul extern (măsurat) provoacă o deformare regulată (rotație optică) sau birefringence a planului de polarizare a undei de lumină în fibră într-un anumit mod, provocând astfel o schimbare a caracteristicii polarizării luminii, prin detectarea unei schimbări în starea de polarizare a luminii. Se poate măsura că lumea exterioară este măsurată.
Modularea lungimii de undă
Semnalul extern (măsurat) modifică lungimea de undă a luminii transmise în fibra optică prin selectarea frecvenței, filtrare etc., iar modificarea lungimii de undă măsurate poate fi detectată și măsurată. Acest tip de modulare se numeștemodularea lungimii de undă.
Metodele actuale de modulare optică a lungimii de undă sunt în principal selectarea și filtrarea frecvențelor optice. Metodele convenționale de modulare optică a lungimii de undă includ în principal tehnici de modulare externă, ar fi filtrarea interferometrică F-P, filtrarea birefringentului de polarizare Riot și selecția spectrală a diferitelor deplasări. În ultimii 20 de ani, în special tehnologia de filtrare a grilajelor de fibre dezvoltată rapid în ultimii ani a deschis noi perspective pentru tehnologia funcțională de modulare optică a lungimii de undă.
Tipul de modulare a frecvenței
Modularea optică a frecvenței înseamnă că semnalul extern (măsurat) modulează frecvența undei optice transmise în fibra optică, iar decalajul de frecvență reflectă măsura. În prezent, mai multe metode de modulare sunt utilizate în metoda Doppler, adică semnalul extern modulează frecvența undei optice în fibra receptoare prin efectul Doppler, care este o modulare nefuncțională.
Caracteristicile senzorului:
Sensibilitate ridicată și imunitate la interferențe electromagnetice. Deoarece sistemul de detectare a senzorilor de fibră este dificil de a fi interferat de câmpul extern, iar semnalul optic nu interacționează cu unda electromagnetică în timpul transmisiei și nu este afectat de niciun zgomot electric. Datorită acestei caracteristici, senzorul de fibre este obținut în detectarea sistemului de alimentare. utilizate pe scară largă.
Fibra are o bună flexibilitate și duritate, astfel încât senzorul poate fi făcut în diferite forme în funcție de nevoile inspecției la fața locului.
Lățimea de bandă a frecvenței măsurate și intervalul de răspuns dinamic sunt mari.
Ea are portabilitate puternică și poate fi transformată în senzori de cantități fizice diferite, inclusiv câmpul sonor, câmpul magnetic, presiunea, temperatura, accelerația, deplasarea, nivelul lichidului, debitul, curentul, radiațiile și așa mai departe.
Este foarte embeddable și ușor să se conecteze cu calculatoare și sisteme de fibră optică, ceea ce face ușor de a pune în aplicare telemetrie și de control al sistemului.
Rplicație:
Tehnologia de detectare a fibrelor optice în inspecția ingineriei structurale
Tehnologia de detectare a fibrelor optice în detectarea podurilor
Tehnologia de detectare a fibrelor optice în mecanica geotehnică și inginerie
Aplicarea militară a tehnologiei de detectare a fibrelor optice