نظام استشعار الألياف البصرية

البصريهوiberSensingSystem

بدأ نظام استشعار الالياف البصرية فى عام 1977 وتطور بسرعة مع تطور تكنولوجيا الاتصالات بالالياف البصرية . نظام استشعار الألياف البصرية هو مؤشر مهم لقياس درجة المعلومات في بلد ما. من هانغتشو إنترنت الأشياء الاستشعار عن طريق منتدى تطبيق نظام ، ونظام استشعار الألياف البصرية وقد استخدم على نطاق واسع في الجيش والدفاع والفضاء ، والمؤسسات الصناعية والتعدين ، والطاقة وحماية البيئة ، والسيطرة الصناعية ، والطبية والصحية ، والقياس والاختبار ، والبناء ، والأجهزة المنزلية وغيرها من المجالات. سوق شاسعة. هناك المئات من أنظمة استشعار الألياف البصرية في العالم ، مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق والتشريد والاهتزاز والتناوب والانحناء ومستوى السائل والسرعة والتسارع ومجال الصوت والتيار والجهد والمجال المغناطيسي والإشعاع. الاستشعار.

الألياف البصرية العمل تردد عرض النطاق الترددي، مجموعة ديناميكية كبيرة، ومناسبة للتحكم عن بعد القياس، هو خط نقل ممتازة منخفضة الخسارة؛ تحت ظروف معينة، والألياف البصرية من السهل بشكل خاص لقبول القياس أو تحميل الحقل، هو مكون حساس ممتاز. الألياف البصرية نفسها ليست مشحونة، صغيرة الحجم، خفيفة الوزن، وسهلة لثني، والتداخل الكهرومغناطيسي، ومقاومة جيدة للإشعاع، ومناسبة للاستخدام خاصة في بيئات قاسية مثل قابلة للاشتعال، المتفجرة، والفضاء مقيدة والتدخل الكهرومغناطيسي قوية. ولذلك، فإن تكنولوجيا استشعار الألياف البصرية قد حظيت باهتمام كبير منذ إنشائها، وتم بحثها وتطبيقها في جميع المجالات تقريبا، لتصبح رائدة في تكنولوجيا الاستشعار وتعزيز التنمية النشطة لتكنولوجيا الاستشعار.

استشعار الألياف البصرية، بما في ذلك إدراك ونقل الإشارات الخارجية (مقاس). يشير ما يسمى بالتصور (أو الحساسية) إلى معلمات الخصائص الفيزيائية للموجة الضوئية التي تنقلها الإشارة الخارجية وفقًا لقانونها المتغير ، مثل الكثافة (القوة) ، الطول الموجي ، التردد ، المرحلة وحالة الاستقطاب ، وتغيير المعلمة البصرية المقاسة هو "إدراك" التغيرات في الإشارات الخارجية. هذا "التصور" هو في الأساس إشارة خارجية تعدل الموجات الضوئية التي تنتشر في الألياف في الوقت الحقيقي. ويعني ما يسمى بالإرسال أن الألياف البصرية تنقل الموجة البصرية التي يتم تحويرها بواسطة الإشارة الخارجية إلى المُنْحِد الضوئي للكشف، وتستخرج الإشارة الخارجية من الموجة البصرية، وتقوم بمعالجة البيانات حسب الحاجة، أي التحلل. ولذلك، فإن تقنية استشعار الألياف البصرية تشمل كلا من تقنيات التشكيل والتجريب، أي كيف أن الإشارة الخارجية (المقاسة) تعدل معلمات الموجات البصرية في الألياف البصرية (أو تقنية التحميل) وكيفية استخراج الإشارة الخارجية من الموجة الضوئية المُعدَّلة (تقنية ال ديمباء (أو تقنية الكشف) التي يتم قياسها).

ويسمى الجزء من الإشارة الخارجية التي تعدل المعلمات البصرية في الألياف الاستشعار منطقة التشكيل. وفقا للعلاقة بين منطقة التشكيل والألياف البصرية، يمكن تقسيم التشكيل إلى فئتين. نوع واحد هو التشكيل الوظيفي، وتقع منطقة التشكيل في الألياف البصرية. تُعدل الإشارة الخارجية الموجة البصرية عن طريق تغيير معلمات معينة لخاصية الإرسال مباشرةً للألياف البصرية. ويسمى هذا الاستشعار الألياف البصرية نوع وظيفي (الألياف الوظيفية، نوع FF قصيرة) أو متحسس الألياف البصرية نوع مضمن، ويصبح أيضا جهاز استشعار نوع التشكيل الداخلي، والألياف البصرية لديها وظائف "انتقال" و "الاستشعار". الألياف المتلقية مقرونة بمصدر الضوء والألياف المتلقية مقرونة بالضوء الضوئي هي ألياف مستمرة تسمى ألياف الاستشعار، لذلك يسمى أيضا استشعار الألياف الوظيفية استشعار الألياف جميع الألياف أو الاستشعار عن الألياف. النوع الآخر هو التشكيل غير الوظيفية. منطقة التشكيل خارج الألياف البصرية. يتم تعديل الإشارة الخارجية بواسطة جهاز التشكيل الخارجي إلى الموجة البصرية التي تدخل الألياف البصرية. يسمى هذا النوع من أجهزة الاستشعار الألياف البصرية الألياف غير وظيفية (NFF) أو extrinsic. هذا النوع من الألياف البصرية الاستشعار ، والألياف المرسلة والألياف المتلقية تعمل فقط على نقل موجات الضوء ، والتي تسمى الألياف الخفيفة المرسلة ، وليس لها أي استمرارية. ولذلك، يسمى أيضا غير وظيفية الألياف البصرية الاستشعار الألياف أو جهاز استشعار الألياف الناقلة للضوء أو خارجيا-- تحوير الألياف الاستشعار.

وفقا لتغيير المعلمات الفيزيائية المميزة للموجة الخفيفة تحوير من قبل إشارة خارجية، يمكن تقسيم التشكيل من موجة الضوء إلى خمسة أنواع: التشكيل كثافة الضوء، التشكيل تردد بصري، التشكيل الطول الموجي البصري، التشكيل المرحلة البصرية، والتشكيل الاستقطاب.

وبما أن أي ضوئي موجود يمكن أن تستجيب فقط لشدة الضوء ، ولا يمكن أن تستجيب مباشرة للتردد ، الطول الموجي ، المرحلة ، وإشارة التحوير الاستقطاب للضوء ، يجب تحويلها إلى إشارة كثافة من قبل بعض تقنية التحويل. تلقي وتنفيذ الكشف.

تصنيف تطبيقات تقنية استشعار الألياف البصرية

تشكيل شدة الضوء

التركيز الخفيف هو طريقة تعديل بسيطة نسبيا وتستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا الاستشعار عن طريق الألياف البصرية. المبدأ الأساسي هو استخدام اضطراب إشارة خارجية (قياس) لتغيير شدة (أي التشكيل) للضوء (ضوء الطيف واسعة أو ضوء الطول الموجي محددة) في الألياف، ومن ثم قياس كثافة ضوء الانتاج (تخفيض) لتحقيق إشارة خارجية. قياس.

مرحلة التشكيل

يشير تعديل الطور البصري إلى تغير مرحلة الموجات الخفيفة التي تنتشر في الألياف البصرية وفقًا لقانون معين للإشارة الخارجية (المقاسة) ، ويعكس مقدار التغير في المرحلة البصرية الكمية الخارجية المقاسة.

هناك عموما ثلاثة أنواع من التشكيل البصري المرحلة المستخدمة في تكنولوجيا الألياف البصرية الاستشعار. نوع واحد هو التشكيل الوظيفي، وإشارة خارجية تغيير الحجم الهندسي ومؤشر الانكسار من الألياف الاستشعار من خلال تأثير سلالة القوة، تأثير سلالة الحرارية، وتأثير الضوء المرن وتأثير حرارية بصرية للألياف البصرية، مما تسبب في تغيير المرحلة البصرية في الألياف البصرية. لتحقيق تعديل المرحلة البصرية. النوع الثاني هو تعديل تأثير Sagnac. إشارة خارجية (دوران) لا يغير المعلمات من الألياف نفسها. بدلاً من ذلك، يتم تدوير الألياف الدائرية في الحقل القصور الذاتي لإنشاء الفرق المقابل للمسير البصري بين الحزمتين اللتين تنتشران في اتجاهين متعاكسين. تعديل المرحلة البصرية. النوع الثالث هو التشكيل غير الوظيفية، وهذا هو، تعديل المرحلة البصرية في الألياف البصرية عن طريق تغيير مسار الموجات البصرية الفرق في الألياف البصرية خارج الألياف الاستشعار.

تشكيل الاستقطاب

يعني تعديل الاستقطاب أن الإشارة الخارجية (المقاسة) تسبب انحرافًا منتظمًا (دوران بصري) أو birefringence من مستوى استقطاب الموجة الخفيفة في الألياف بطريقة معينة ، مما يسبب تغييرًا في خاصية الاستقطاب للضوء ، عن طريق اكتشاف تغيير في حالة استقطاب الضوء. ويمكن قياس قياس العالم الخارجي.

تعديل الطول الموجي

وتتغير الإشارة الخارجية (المقاسة) الطول الموجي للضوء المنقول في الألياف البصرية عن طريق اختيار التردد، والتصفية، وما إلى ذلك، ويمكن الكشف عن تغير الطول الموجي المقاس وقياسه. يسمى هذا النوع من التشكيل البصريةتعديل الطول الموجي.

الطرق الحالية لتعديل الطول الموجي البصري هي أساسا اختيار التردد البصري والتصفية. وتشمل أساليب تعديل الطول الموجي البصرية التقليدية أساسا تقنيات التشكيل الخارجية مثل تصفية القياس التداخل F-P، وتصفية الاستقطاب الشغب birefringent، واختيار مختلف النزوح الطيفي. في السنوات ال 20 الماضية ، وخاصة الألياف صراح التكنولوجيا المتقدمة بسرعة في السنوات الأخيرة فتحت آفاقا جديدة للوظائف البصرية الطول الموجي التكنولوجيا.

نوع تعديل التردد

يعني تعديل التردد البصري أن الإشارة الخارجية (المقاسة) تعدل تردد الموجة البصرية المنقولة في الألياف البصرية، ويعكس إزاحة التردد القياس. في الوقت الحاضر، يتم استخدام المزيد من طرق التعديل في طريقة دوبلر، وهذا هو، إشارة خارجية تعدل تردد الموجة البصرية في الألياف المتلقية من خلال تأثير دوبلر، وهو التشكيل غير وظيفية.

خصائص الاستشعار:

حساسية عالية ومناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي. لأن نظام الكشف عن جهاز استشعار الألياف من الصعب أن تتدخل من قبل المجال الخارجي، والإشارات البصرية لا تتفاعل مع الموجة الكهرومغناطيسية أثناء النقل، ولا تتأثر بأي ضوضاء كهربائية. بسبب هذه الميزة، يتم الحصول على جهاز استشعار الألياف في الكشف عن نظام الطاقة. تستخدم على نطاق واسع.

الألياف لديها مرونة جيدة وصلابة، لذلك يمكن إجراء جهاز استشعار في أشكال مختلفة وفقا لاحتياجات التفتيش في الموقع.

عرض النطاق الترددي المقاس ونطاق الاستجابة الديناميكي كبيران.

لديها قابلية قوية ويمكن أن تكون مصنوعة في أجهزة استشعار من الكميات الفيزيائية المختلفة، بما في ذلك مجال الصوت، والمجال المغناطيسي، والضغط، ودرجة الحرارة، والتسارع، والتشريد، ومستوى السائل، وتدفق، الحالية، والإشعاع وهلم جرا.

فمن تضمين للغاية وسهلة للاتصال مع أجهزة الكمبيوتر وأنظمة الألياف البصرية، مما يجعل من السهل لتنفيذ القياس عن بعد والسيطرة على النظام.

ألفpplication:

تقنية استشعار الألياف البصرية في فحص الهندسة الإنشائية

تقنية استشعار الألياف البصرية في اكتشاف الجسور

تقنية استشعار الألياف البصرية في الميكانيكا الجيوتقنية والهندسة

التطبيق العسكري لتكنولوجيا استشعار الألياف البصرية