OptycznyFiber (iber)SensingSystem
System wykrywania światłowodów rozpoczął się w 1977 roku i rozwijał się szybko wraz z rozwojem technologii komunikacji światłowodowej. System wykrywania światłowodów jest ważnym wskaźnikiem do pomiaru stopnia informowania w kraju. Z Hangzhou Internet of Things i Sensing System Application Forum, system wykrywania światłowodów jest szeroko stosowany w wojsku, obrony, lotnictwa, przedsiębiorstw przemysłowych i górniczych, energii i ochrony środowiska, kontroli przemysłowej, medycznych i zdrowotnych, pomiarów i testów, budownictwa, urządzeń gospodarstwa domowego i innych dziedzinach. szerokiego rynku. Istnieją setki systemów wykrywania światłowodów na świecie, takich jak temperatura, ciśnienie, przepływ, przemieszczenie, wibracje, obrót, zginanie, poziom cieczy, prędkość, przyspieszenie, pole dźwiękowe, prąd, napięcie, pole magnetyczne i promieniowanie. Wykrywania.
Optyczna przepustowość częstotliwości roboczej światłowodu, duży zakres dynamiki, odpowiedni do zdalnego sterowania telemetrią, jest doskonałą linią transmisji o niskich stratach; pod pewnymi warunkami światłowód jest szczególnie łatwy do zaakceptowania pomiaru lub obciążenia pola, jest doskonałym wrażliwym elementem; sam włókno optyczne nie jest naładowane, mały rozmiar, lekki, łatwy do zginania, zakłócenia antyelemagnetyczne, dobra odporność na promieniowanie, szczególnie nadaje się do stosowania w trudnych warunkach, takich jak łatwopalne, wybuchowe, ograniczone przestrzenią i silne zakłócenia elektromagnetyczne. Dlatego technologia wykrywania światłowodów od samego początku cieszyła się dużym zainteresowaniem i była badana i stosowana w prawie wszystkich dziedzinach, stając się prekursorem technologii wykrywania i promując energiczny rozwój technologii wykrywania.
Czujnik światłowodowy, w tym percepcja i transmisja sygnałów zewnętrznych (mierzonych). Tak zwana percepcja (lub czułość) odnosi się do fizycznych parametrów charakterystycznych fali świetlnej przekazywanej przez sygnał zewnętrzny zgodnie z jego zmieniającym się prawem, takich jak intensywność (moc), długość fali, częstotliwość, stan fazy i polaryzacji, a zmiana zmierzonego parametru optycznego to zmiany "Postrzegania" sygnałów zewnętrznych. Ta "percepcja" jest zasadniczo zewnętrznym sygnałem, który moduluje fale świetlne rozmnażające się w światłowodach w czasie rzeczywistym. Tak zwana transmisja oznacza, że światłowód przesyła falę optyczną modulowaną przez sygnał zewnętrzny do fotodetektora w celu wykrycia, wyodrębnia sygnał zewnętrzny z fali optycznej i wykonuje przetwarzanie danych w razie potrzeby, czyli demodulację. W związku z tym technologia wykrywania światłowodów obejmuje zarówno techniki modulacji, jak i demodulacji, a mianowicie sposób, w jaki sygnał zewnętrzny (mierzony) moduluje parametry fali optycznej w światłowodach (lub technika ładowania) oraz jak wyodrębnić sygnał zewnętrzny z modulowanej fali świetlnej (technika demodulacji (lub techniki wykrywania), która jest mierzona).
Część sygnału zewnętrznego, która moduluje parametry optyczne w włóknie czujnikowym, nazywana jest regionem modulacji. Zgodnie z relacją między obszarem modulacji a włóknem optycznym modulację można podzielić na dwie kategorie. Jednym z typów jest modulacja funkcjonalna, a obszar modulacji znajduje się w światłowodzie. Sygnał zewnętrzny moduluje falę optyczną, bezpośrednio zmieniając pewne parametry charakterystyczne transmisji światłowodu. Taki czujnik światłowodowy nazywany jest typem funkcjonalnym (światłowód funkcjonalny, typ FF w skrócie) lub wewnętrznego czujnika światłowodowego typu, a także staje się wewnętrznym czujnikiem typu modulacji, a światłowód ma funkcje "transmisji" i "wykrywania". Włókno odbiorcze w połączeniu ze źródłem światła i włóknem odbiorczym sprzężonego z fotodetektorem są włókno ciągłe zwane włóknem czujnikowym, więc funkcjonalny czujnik włókien jest również nazywany czujnikiem światłowodowym lub czujnikem światłowodu. Drugi typ to modulacja nie funkcjonalna. Obszar modulacji znajduje się poza światłowód. Sygnał zewnętrzny jest modulowany przez zewnętrzne urządzenie modulacyjne do fali optycznej wchodzącej do światłowodu. Ten typ czujnika światłowodowego nazywa się światłowodowe niefunkcjonalne (NFF) lub zewnętrzne. Typ czujnika światłowodowego, światłowód przekazujący i światłowód odbiorczy służą tylko do przekazywania fal świetlnych, które są nazywane włóknami przekazującymi światło i nie mają ciągłości. Dlatego nie funkcjonalny czujnik światłowodowy jest również nazywany czujnikiem światłowodowym lub zewnętrznym czujnikiem światłowodowym.
Zgodnie ze zmianą parametrów charakterystycznych parametrów fizycznych fali świetlnej modulowanej przez sygnał zewnętrzny, modulację fali świetlnej można podzielić na pięć typów: modulację natężenia światła, optyczną modulację częstotliwości, optyczną modulację długości fali, modulację fazy optycznej i modulację polaryzacji.
Ponieważ każdy istniejący fotodetektor może reagować tylko na natężenie światła i nie może bezpośrednio reagować na sygnał częstotliwości, długości fali, fazy i modulacji polaryzacji światła, musi zostać przekształcony w sygnał intensywności za pomocą jakiejś techniki konwersji. Odbieranie i wdrażanie wykrywania.
Klasyfikacja zastosowań technologii wykrywania światłowodów
Modulacja natężenia światła
Nacisk na światło jest stosunkowo prostą i szeroko stosowaną metodą modulacji w technologii wykrywania światłowodów. Podstawową zasadą jest użycie zakłóceń sygnału zewnętrznego (mierzonego) w celu zmiany natężenia (tj. modulacji) światła (szerokieświatle światła lub specyficzne światło o określonej długości fali) w włóknie, a następnie zmierzyć natężenie światła wyjściowego (demodulation) w celu osiągnięcia sygnału zewnętrznego. Pomiaru.
Modulacja fazowa
Modulacja fazy optycznej odnosi się do zmiany fazy fali świetlnej rozmnażającej się w światłowodach zgodnie z pewnym prawem sygnału zewnętrznego (mierzonego), a ilość zmiany fazy optycznej odzwierciedla zmierzoną ilość zewnętrzną.
Istnieją zazwyczaj trzy rodzaje modulacji fazy optycznej stosowane w technologii wykrywania światłowodów. Jednym z typów jest modulacja funkcjonalna, a sygnał zewnętrzny zmienia rozmiar geometryczny i współczynnik załamania światła światłowodu poprzez efekt odkształcenia siły, efekt odkształcenia termicznego, efekt światła elastycznego i efekt termoptyczny światłowodu, powodując w ten sposób zmianę fazy optycznej w światłowodach. Aby osiągnąć modulację fazy optycznej. Drugim typem jest modulacja efektu Sagnac. Sygnał zewnętrzny (obrót) nie zmienia parametrów samego włókna. Zamiast tego włókno kołowe w polu bezwładnościowe jest obracane w celu wygenerowania odpowiedniej różnicy ścieżki optycznej między dwiema wiązkami, które rozmnażają się w przeciwnych kierunkach. Modulacja fazy optycznej. Trzeci typ to nie funkcjonalna modulacja, czyli modulacja fazy optycznej w światłowodach poprzez zmianę różnicy ścieżki fali optycznej w światłowód poza włóknem czujnikowym.
Modulacja polaryzacji
Modulacja polaryzacyjna oznacza, że sygnał zewnętrzny (mierzony) powoduje regularne ugięcie (obrót optyczny) lub dwurefringencję płaszczyzny polaryzacji fali świetlnej w włóknie w określony sposób, powodując w ten sposób zmianę charakterystyki polaryzacji światła, poprzez wykrycie zmiany stanu polaryzacji światła. Można zmierzyć, że świat zewnętrzny jest mierzony.
Modulacja długości fali
Sygnał zewnętrzny (zmierzony) zmienia długość fali światła przekazywanyego w światłowodach za pomocą wyboru częstotliwości, filtrowania itp., a zmierzona zmiana długości fali może być wykryta i zmierzona. Ten rodzaj modulacji nazywany jestmodulacji długości fali.
Obecne metody optycznej modulacji długości fali to głównie optyczny dobór częstotliwości i filtrowanie. Konwencjonalne metody modulacji długości fal optycznych obejmują głównie techniki modulacji zewnętrznej, takie jak filtrowanie interferometryczne F-P, filtrowanie birefringent polaryzacji Riot i różne widmowe wyporność. W ciągu ostatnich 20 lat, zwłaszcza technologia filtrowania kraty światłowodowej opracowana szybko w ostatnich latach otworzyła nowe perspektywy dla funkcjonalnej technologii optycznej modulacji długości fali.
Typ modulacji częstotliwości
Optyczna modulacja częstotliwości oznacza, że sygnał zewnętrzny (mierzony) moduluje częstotliwość fali optycznej przesyłanej w światłowodach, a przesunięcie częstotliwości odzwierciedla zmierzone. Obecnie w metodzie Dopplera stosuje się więcej metod modulacji, czyli sygnał zewnętrzny moduluje częstotliwość fali optycznej w światłowodach odbiorczych poprzez efekt Dopplera, który jest modulacją nie funkcjonalną.
Charakterystyka czujnika:
Wysoka wrażliwość i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Ponieważ system wykrywania czujnika światłowodowego jest trudny do zakłócenia przez pole zewnętrzne, a sygnał optyczny nie wchodzi w interakcje z falą elektromagnetyczną podczas transmisji i nie jest pod wpływem żadnego hałasu elektrycznego. Dzięki tej funkcji czujnik światłowodowy jest uzyskiwany w wykrywaniu systemu zasilania. powszechnie stosowane.
Włókno ma dobrą elastyczność i wytrzymałość, dzięki czemu czujnik może być wykonany w różnych kształtach w zależności od potrzeb kontroli na miejscu.
Zmierzona przepustowość częstotliwości i zakres reakcji dynamicznej są duże.
Ma silną przenośność i może być wykonany w czujnikach o różnych ilościach fizycznych, w tym w polu dźwiękowym, polu magnetycznym, ciśnieniu, temperaturze, przyspieszeniu, przemieszczeniu, poziomie cieczy, przepływie, prądze, promieniowaniu i tak dalej.
Jest wysoce osadzony i łatwy do łączenia z komputerami i systemami światłowodowymi, co ułatwia implementowanie telemetrii i sterowania systemem.
Application:
Technologia wykrywania światłowodów w inspekcji inżynierii strukturalnej
Technologia wykrywania światłowodów w wykrywaniu mostów
Technologia wykrywania światłowodów w mechanice i inżynierii geotechnicznej
Wojskowe zastosowanie technologii wykrywania światłowodów