ÓpticoFiberSensingSystem
O sistema de sensoriamento de fibra óptica começou em 1977 e se desenvolveu rapidamente com o desenvolvimento de tecnologia de comunicação de fibra óptica. O sistema de sensoriamento de fibra óptica é um indicador importante para medir o grau de informação em um país. Do Fórum de Aplicação do Sistema de Informação e Internet das Coisas de Hangzhou, o sistema de sensoriamento de fibras ópticas tem sido amplamente utilizado em empresas militares, de defesa, aeroespacial, industriais e de mineração, proteção energética e ambiental, controle industrial, medicina e saúde, medição e testes, construção, eletrodomésticos e outros campos. um vasto mercado. Existem centenas de sistemas de sensoriamento de fibra óptica no mundo, como temperatura, pressão, fluxo, deslocamento, vibração, rotação, dobra, nível líquido, velocidade, aceleração, campo sonoro, corrente, tensão, campo magnético e radiação. Sentindo.
A largura de banda de frequência de fibra óptica, grande alcance dinâmico, adequado para controle remoto de telemetria, é uma excelente linha de transmissão de baixa perda; sob certas condições, a fibra óptica é particularmente fácil de aceitar a medição ou o carregamento de campo, é um excelente componente sensível; a fibra óptica em si não é carregada, tamanho pequeno, peso leve, fácil de dobrar, interferência anti-eletromagnética, boa resistência à radiação, especialmente adequada para uso em ambientes severos como inflamáveis, explosivos, espaço restrito e forte interferência eletromagnética. Portanto, a tecnologia de sensoriamento de fibra óptica tem recebido grande atenção desde sua criação, e tem sido pesquisada e aplicada em quase todas as áreas, tornando-se o precursor da tecnologia de sensoriamento e promovendo o vigoroso desenvolvimento da tecnologia de sensoriamento.
Sensoriamento de fibra óptica, incluindo a percepção e transmissão de sinais externos (medidos). A chamada percepção (ou sensibilidade) refere-se aos parâmetros característicos físicos da onda de luz transmitida pelo sinal externo de acordo com sua lei em mudança, como a intensidade (potência), comprimento de onda, frequência, fase e estado de polarização, e a mudança do parâmetro óptico medido é "Perceber" mudanças nos sinais externos. Essa "percepção" é essencialmente um sinal externo que modula as ondas de luz que se propagam na fibra em tempo real. A chamada transmissão significa que a fibra óptica transmite a onda óptica modulada pelo sinal externo para o fotodetetor para detecção, extrai o sinal externo da onda óptica e realiza o processamento de dados conforme necessário, ou seja, a demodulação. Portanto, a tecnologia de sensoriamento de fibra óptica inclui técnicas de modulação e desmodulação, ou seja, como o sinal externo (medido) modula os parâmetros ópticos de onda na fibra óptica (ou técnica de carregamento) e como extrair o sinal externo da onda de luz modulada (técnica de desmodulação (ou técnica de detecção) que é medida.
A porção do sinal externo que modula os parâmetros ópticos na fibra de detecção é chamada de região de modulação. De acordo com a relação entre a área de modulação e a fibra óptica, a modulação pode ser dividida em duas categorias. Um tipo é a modulação funcional, e a área de modulação está localizada na fibra óptica. O sinal externo modula a onda óptica alterando diretamente certos parâmetros característicos de transmissão da fibra óptica. Tal sensor de fibra óptica é chamado de tipo funcional (Fibra Funcional, tipo FF para abreviar) ou um sensor de fibra óptica do tipo intrínseco, e também se torna um sensor do tipo modulação interna, e a fibra óptica tem as funções de "transmissão" e "sensor". A fibra receptora acoplado à fonte de luz e a fibra receptora acoplado ao fotodetetor são uma fibra contínua chamada fibra de sensor, por isso o sensor de fibra funcional também é chamado de sensor de fibra ou fibra de sensor. O outro tipo é a modulação não funcional. A área de modulação está fora da fibra óptica. O sinal externo é modulado pelo dispositivo de modulação externa à onda óptica que entra na fibra óptica. Este tipo de sensor de fibra óptica é chamado de Fibra Não Funcional (NFF) ou extrínseco. O tipo de sensor de fibra óptica, a fibra transmissora e a fibra receptora servem apenas para transmitir ondas de luz, que são chamadas de fibras transmissoras de luz, e não têm continuidade. Portanto, o sensor de fibra óptica não funcional também é chamado de sensor de fibra transmissor de luz ou um sensor de fibra modulada externamente.
De acordo com a mudança dos parâmetros característicos físicos da onda de luz modulada pelo sinal externo, a modulação da onda de luz pode ser dividida em cinco tipos: modulação da intensidade da luz, modulação óptica de frequência, modulação do comprimento de onda óptico, modulação de fase óptica e modulação da polarização.
Como qualquer fotodetetor existente só pode responder à intensidade da luz, e não pode responder diretamente à frequência, comprimento de onda, fase e sinal de modulação de polarização da luz, ele deve ser convertido em um sinal de intensidade por alguma técnica de conversão. Receber e implementar a detecção.
Classificação de aplicação de tecnologia de sensoriamento de fibra óptica
Modulação da intensidade da luz
A ênfase da luz é um método de modulação relativamente simples e amplamente utilizado na tecnologia de sensoriamento de fibra óptica. O princípio básico é usar a perturbação do sinal externo (medido) para alterar a intensidade (ou seja, modulação) da luz (luz de amplo espectro ou luz de comprimento de onda específica) na fibra e, em seguida, medir a intensidade da luz de saída (demodulação) para alcançar o sinal externo. Medição.
Modulação de fase
A modulação da fase óptica refere-se à mudança da fase da onda de luz propagada na fibra óptica de acordo com uma certa lei do sinal externo (medida), e a quantidade de mudança da fase óptica reflete a quantidade externa medida.
Geralmente existem três tipos de modulação de fase óptica usada na tecnologia de sensoriamento de fibra óptica. Um tipo é a modulação funcional, e o sinal externo altera o tamanho geométrico e o índice de refração da fibra de detecção através do efeito da tensão da força, efeito de tensão térmica, efeito de luz elástica e efeito termo-óptico da fibra óptica, causando assim a mudança de fase óptica na fibra óptica. Para alcançar a modulação da fase óptica. O segundo tipo é a modulação do efeito Sagnac. O sinal externo (rotação) não altera os parâmetros da fibra em si. Em vez disso, a fibra circular no campo inercial é girada para gerar a diferença de caminho óptico correspondente entre os dois feixes que estão se propagando em direções opostas. Modulação da fase óptica. O terceiro tipo é a modulação não funcional, ou seja, a modulação da fase óptica na fibra óptica alterando a diferença de caminho de onda óptica para a fibra óptica fora da fibra de sensoriamento.
Modulação da polarização
A modulação da polarização significa que o sinal externo (medido) causa uma deflexão regular (rotação óptica) ou birefringência do plano de polarização da onda de luz na fibra de certa forma, causando assim uma mudança na polarização característica da luz, detectando uma mudança no estado de polarização da luz. Pode-se medir que o mundo exterior seja medido.
Modulação do comprimento de onda
O sinal externo (medido) altera o comprimento de onda da luz transmitida na fibra óptica por meio de seleção de frequência, filtragem, etc., e a mudança de comprimento de onda medida pode ser detectada e medida. Este tipo de modulação é chamado de ópticomodulação do comprimento de onda.
Os métodos atuais para modulação óptica de comprimento de onda são principalmente seleção e filtragem de frequência óptica. Os métodos convencionais de modulação do comprimento de onda óptico incluem principalmente técnicas de modulação externa, como filtragem interferométrica F-P, filtragem de birefringent de polarização de Riot e seleção espectral de vários deslocamentos. Nos últimos 20 anos, especialmente a tecnologia de filtragem de fibras desenvolvida rapidamente nos últimos anos abriu novas perspectivas para a tecnologia funcional de modulação do comprimento de onda óptico.
Tipo de modulação de frequência
Modulação óptica de frequência significa que o sinal externo (medido) modula a frequência da onda óptica transmitida na fibra óptica, e a compensação de frequência reflete a medida. Atualmente, mais métodos de modulação são utilizados no método Doppler, ou seja, o sinal externo modula a frequência da onda óptica na fibra receptora através do efeito Doppler, que é uma modulação não funcional.
Características do sensor:
Alta sensibilidade e imunidade à interferência eletromagnética. Como o sistema de detecção de sensores de fibra é difícil de ser interferido pelo campo externo, e o sinal óptico não interage com a onda eletromagnética durante a transmissão, e não é afetado por nenhum ruído elétrico. Devido a esse recurso, o sensor de fibra é obtido na detecção do sistema de energia. amplamente utilizado.
A fibra tem boa flexibilidade e resistência, para que o sensor possa ser feito em diferentes formas de acordo com as necessidades de inspeção no local.
A largura de banda de frequência medida e o alcance de resposta dinâmica são grandes.
Possui forte portabilidade e pode ser transformado em sensores de diferentes quantidades físicas, incluindo campo sonoro, campo magnético, pressão, temperatura, aceleração, deslocamento, nível líquido, fluxo, corrente, radiação e assim por diante.
É altamente incorporável e fácil de se conectar com computadores e sistemas de fibra óptica, facilitando a implementação de telemetria e controle do sistema.
Umpplicação:
Tecnologia de detecção de fibras ópticas em inspeção de engenharia estrutural
Tecnologia de detecção de fibra óptica na detecção de pontes
Tecnologia de Detecção de Fibra Óptica em Mecânica e Engenharia Geotécnica
Aplicação militar da tecnologia de sensoriamento de fibra óptica