I år 1960 ble laserlys oppfunnet, og etter oppfinnelsen av lasere hadde forskere vist interesse for å studere applikasjonene til optiske fiberkommunikasjonssystemer for sensing, datakommunikasjon og mange andre applikasjoner. Deretter ble fiberoptisk kommunikasjonssystem har blitt det ultimate valget for gigabits og utover gigabitsoverføring av data. Denne typen fiberoptisk kommunikasjon brukes til å overføre data, tale, telemetri og video over langdistanse kommunikasjon eller datanettverk eller LAN. Denne teknologien bruker en lysbølge for å overføre dataene over en fiber ved å endre elektroniske signaler til lys. Noen av de utmerkede karakteristiske egenskapene til denne teknologien inkluderer lett vekt, lav demping, mindre diameter, langdistanse signaloverføring, overføringssikkerhet og så videre.

Fiberoptiske sensorer

Betydelig, den telekommunikasjonsteknologi har endret de siste fremskrittene innen fiberoptisk teknologi. Den siste revolusjonen dukket opp som designere for å kombinere de produktive resultatene av optoelektroniske enheter med fiberoptiske telekommunikasjonsenheter for å lage fiberoptiske sensorer. Mange av komponentene knyttet til disse enhetene er ofte utviklet for fiberoptiske sensorapplikasjoner. Fiberoptiske sensorers evne har økt i stedet for tradisjonell sensor.

Fiberoptiske sensorer

Fiberoptiske sensorer også kalt som optiske fiber sensorer bruker optisk fiber eller sensing element. Disse sensorene brukes til å registrere noen mengder som temperatur, trykk, vibrasjoner, forskyvninger, rotasjoner eller konsentrasjon av kjemiske arter. Fibre har så mange bruksområder innen fjernmåling fordi de ikke trenger elektrisk strøm på det eksterne stedet, og de har liten størrelse.

Fiberoptiske sensorer er ypperste for ufølsomme forhold, inkludert støy, høy vibrasjon, ekstrem varme, våte og ustabile omgivelser. Disse sensorene passer lett i små områder og kan plasseres riktig der det er behov for fleksible fibre. Bølgelengdeforskyvningen kan beregnes ved hjelp av en enhet, optisk frekvens-domene reflektrometri. Tidsforsinkelsen til de fiberoptiske sensorene kan bestemmes ved hjelp av en enhet som et optisk tidsdomene reflektometer.

Blokkdiagram over fiberoptisk sensor

Det generelle blokkdiagrammet for fiberoptisk sensor er vist ovenfor. Blokkdiagrammet består av optisk kilde ( Lysdiode , LASER og laserdiode), optisk fiber, sensorelement, optisk detektor og sluttbehandlingsenheter (optisk spektrumanalysator, oscilloskop). Disse sensorene er klassifisert i tre kategorier basert på driftsprinsippene, sensorplasseringen og applikasjonen.

Typer av fiberoptiske sensorsystemer

Disse sensorene kan klassifiseres og forklares på følgende måte:

1. Basert på sensorplasseringen er de fiberoptiske sensorene klassifisert i to typer:

Iboende fiberoptiske sensorer
Ekstrinsisk fiberoptisk sensor

Fiberoptiske sensorer av egen type

I denne typen sensorer finner sensing sted i selve fiberen. Sensorene avhenger av egenskapene til den optiske fiberen for å konvertere en miljømessig handling til en modulering av lysstrålen som går gjennom den. Her kan en av de fysiske egenskapene til lyssignalet være i form av frekvens, fase, polarisasjonsintensitet. Den mest nyttige funksjonen til den iboende fiberoptiske sensoren er at den gir distribuert sensing over lange avstander. Det grunnleggende konseptet med den iboende fiberoptiske sensoren er vist i følgende figur.

Fiberoptiske sensorer av egen type

Ekstrinsiske fiberoptiske sensorer

I fiberoptiske sensorer av ytre type kan fiberen brukes som informasjonsbærere som viser veien til en svart boks. Det genererer et lyssignal avhengig av informasjonen som kommer til den svarte boksen. Den sorte boksen kan være laget av speil,gass eller andre mekanismer som genererer et optisk signal. Disse sensorene brukes til å måle rotasjon, vibrasjonshastighet, forskyvning, vridning, dreiemoment og akselerasjon. Majoren fordelen av disse sensorene er deres evne til å nå steder som ellers ikke kan nås.

Ekstrinsiske fiberoptiske sensorer

“hva er android operativsystem ”

Det beste eksemplet på denne sensoren er måling av innetemperaturen til flyjetmotoren som bruker fiber for å overføre en stråling til et strålingspyrometer, som ligger utenfor motoren. På samme måte kan disse sensorene også brukes til å måle den indre temperaturen på transformatorer . Disse sensorene gir utmerket beskyttelse av målesignaler mot støykorrupsjon. Følgende figur viser det grunnleggende konseptet for den ekstrinsiske fiberoptiske sensoren.

2. Basert på driftsprinsipper, er fiberoptiske sensorer klassifisert i tre typer:

Intensitetsbasert
Fasebasert
Polarisasjonsbasert

Intensitetsbasert fiberoptisk sensor

Intensitetsbaserte fiberoptiske sensorer krever mer lys, og disse sensorene bruker multimodus-store kjernefibre. Den viste figuren gir en ide om hvordan lysintensiteten fungerer som en sensingparameter, samt hvordan dette arrangementet gjør at fiberen fungerer som en vibrasjonssensor. Når det er en vibrasjon, vil det skje en endring i lys satt inn fra den ene enden til den andre enden, og dette vil gjøre intelligensen for å måle vibrasjonsamplituden.

Intensitetsbasert fiberoptisk sensor

I figuren er den nærmere fiberoptiske og vibrasjonssensoren avhengig av lysintensiteten i senere deler. Disse sensorene har mange begrensninger på grunn av variable tap i systemet som ikke oppstår i miljøet. Disse variable tapene inkluderer tap på grunn av skjøter, tap av mikro- og makrobøyning, tap på grunn av forbindelser ved skjøter osv. Eksemplene inkluderer intensitetsbaserte sensorer eller mikrobøyesensor og svingende bølgesensor.

Fordelene med disse fiberoptiske sensorene inkluderer lave kostnader, muligheten til å utføre som ekte distribuerte sensorer, veldig enkle å implementere, muligheten for å bli multiplekset osv. Ulempene inkluderer variasjoner i lysintensiteten og relative målinger osv.

Polarisasjonsbasert fiberoptisk sensor

Polarisasjonsbaserte optiske fibre er viktige for en bestemt klasse sensorer. Denne egenskapen kan enkelt modifiseres av forskjellige eksterne variabler og dermed disse typer sensorer kan brukes til måling av en rekke parametere.Spesielle fibre og andre komponenter er utviklet med nøyaktige polarisasjonsfunksjoner. Vanligvis brukes disse i en rekke målinger, kommunikasjon og signalbehandling applikasjoner.

Polarisasjonsbasert fiberoptisk sensor

Det optiske oppsettet for en polarisasjonsbasert fiberoptisk sensor er vist ovenfor. Den er formet ved å polarisere lyset fra lyskilden gjennom en polarisator. Det polariserte lyset startes ved 45o til de valgte aksene med en lengde på dobbeltbrytende polarisasjonsbeskyttende fiber. Denne delen av fiberen serveres som sensorfiber. Deretter endres faseforskjellen mellom de to polarisasjonstilstandene under eventuelle eksterne forstyrrelser som stress eller belastning. I henhold til de eksterne forstyrrelsene endres utgangspolarisasjonen. Ved å ta i betraktning utgangspolarisasjonstilstanden i neste ende av fiberen, kan de eksterne forstyrrelsene oppdages.

Fasebasert fiberoptisk sensor

Disse sensortypene brukes til å endre emitterlys på informasjonssignal hvor signalet observeres av den fasebaserte fiberoptiske sensoren. Når en lysstråle føres gjennom interferometeret, skiller lyset seg i to stråler, der den ene strålen utsettes for sensormiljøet og den andre strålen isoleres fra sensingmiljøet, som brukes som referanse. Når de to atskilte bjelkene er kombinert på nytt, kommer de i veien med hverandre. De mest brukte interferometrene er Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, gitter og polarimetriske interferometre. Her er Mach Zehnder og Michelson interferometre vist nedenfor.

Fasebasert fiberoptisk sensor

her er forskjeller og likheter mellom de to interferometre. Når det gjelder likheter, anses Michelson Interferometer ofte for å være brettet Mach Zehnder-interferometer. Konfigurasjonen av Michelson interferometer krever bare en optisk fiberkobling. Fordi lyset passerer to ganger gjennom sensing- og referansefibrene, dobles den optiske faseforskyvningen per fiberenhetens lengde. Dermed kan Michelson vesentlig ha bedre følsomhet. En annen klar fordel med Michelson er at sensoren bare kan forhøres med en enkelt fiber mellom kilde- og kildedetektormodulen. Men det kreves et reflekterende speil av god kvalitet for Michelson interferometer

3. Basert på applikasjon er fiberoptiske sensorer klassifisert i tre typer som

Kjemisk sensor
Fysisk sensor
Bio medisinsk sensor

Kjemisk sensor

En kjemisk sensor er en enhet som brukes til å transformere kjemisk informasjon i form av et målbart fysisk signal som er assosiert med konsentrasjonen av en bestemt kjemisk art. Den kjemiske sensoren er en viktig komponent i en analysator og kan inneholde noen enheter som utfører følgende funksjoner: signalbehandling, prøvetaking og databehandling. En analysator kan være en viktig del av et automatisert system.

Kjemisk sensor

Analysatorens arbeid i henhold til en prøvetakingsplan som en funksjon av tid fungerer som en monitor. Disse sensorene inkluderer to funksjonelle enheter: en reseptor og en svinger. I reseptordelen transformeres den kjemiske informasjonen til en energi som kan måles av transduseren. I transduserdelen blir den kjemiske informasjonen transformert til et analytisk signal, og det viser ikke følsomhet.

Fysisk sensor

En fysisk sensor er en enhet som er laget i henhold til den fysiske effekten og naturen. Disse sensorene brukes til å gi informasjon om systemets fysiske egenskaper. Denne typen sensorer er for det meste betegnet av sensorer som fotoelektriske sensorer, piezoelektriske sensorer , metallmotstandsspenningssensorer og halvleder piezo-resistive sensorer.

Bio medisinsk sensor

Biomedisinsk sensor er en elektronisk enhet som brukes til å overføre forskjellige ikke-elektriske størrelser i biomedisinske felt til lett påvisbare elektriske størrelser. Av denne grunn er disse sensorene inkludert i helsevesenets analyse. Denne sensing-teknologien er nøkkelen til å samle human patologisk og fysiologisk informasjon.

Bio medisinsk sensor

Anvendelser av fiberoptiske sensorer

Fiberoptiske sensorer brukes i et variert utvalg av applikasjoner som

Måling av fysiske egenskaper som temperatur, forskyvning,hastighet, belastning i strukturer av hvilken som helst størrelse eller hvilken som helst form.
I sanntid overvåker du den fysiske helsestrukturen.
Bygninger og broer, tunneler,Dammer, kulturarvstrukturer.
Nattkamera, elektroniske sikkerhetssystemer , Delvis utslippsdeteksjon og måling av hjullast på kjøretøyer

Dermed en oversikt over fiberoptiske sensorer og søknader har blitt diskutert. Det er mange fordeler med å bruke fiberoptiske sensorer for langdistansekommunikasjon som inkluderer liten størrelse, lett i vekt, kompakthet, høy følsomhet, bred båndbredde osv. Alle disse egenskapene utnytter fiberoptikk best mulig som sensor. Bortsett fra dette, for all hjelp angående dette emnet eller sensorbaserte prosjektideer , kan du kontakte oss ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter: