De glasvezelsensor is een sensor die de toestand van het gemeten object omzet in een meetbaar lichtsignaal. Het werkingsprincipe van de optische vezelsensor is om het lichtbundelincident van de lichtbron naar de modulator via de optische vezel te sturen en te interageren met de externe gemeten parameters in de modulator om de optische eigenschappen van licht te maken, zoals lichtintensiteit, golflengte, frequentie, fase, polarisatietoestand, enz. Het verandert en wordt een gemoduleerd optisch signaal, dat vervolgens via de optische vezel naar het opto-elektronische apparaat wordt verzonden en de gemeten parameter wordt verkregen na de demodulator. In het hele proces wordt de lichtbundel geïntroduceerd via de optische vezel, en vervolgens uitgezonden na het passeren van de modulator. De functie van de optische vezel is eerst om de lichtbundel over te brengen, en ten tweede om als optische modulator te fungeren.
Richting van ontwikkeling
Sensoren ontwikkelen zich in de richting van gevoeligheid, precisie, aanpassingsvermogen, compactheid en intelligentie. In dit proces, glasvezel sensoren, een nieuw lid van de sensor familie, zijn erg populair. Glasvezel heeft vele uitstekende eigenschappen, zoals: anti-elektromagnetische en atomaire straling interferentie prestaties, kleine diameter, zachte, lichtgewicht mechanische eigenschappen; isolatie, niet-inductieve elektrische eigenschappen; waterbestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, chemische eigenschappen, enz., Het kan de rol van menselijke oren spelen op plaatsen die mensen niet kunnen bereiken (zoals gebieden met hoge temperaturen) of gebieden die schadelijk zijn voor de mens (zoals nucleaire stralingsgebieden), en het kan ook menselijke fysiologische grenzen overstijgen en menselijke zintuigen ontvangen. Externe informatie die u niet voelen.
Functies
1. Door het gebruik van prisma's in de reflector, het heeft een hogere detectie prestaties en meer betrouwbaarheid dan algemene reflecterende lichtregeling sensoren.
2. In vergelijking met een aparte lichtregelsensor is de schakelverbinding eenvoudiger en eenvoudiger.
3. Het ingebedde ontwerp van de gesp maakt de installatie gemakkelijker
Gebruiken
1. Gebruikt voor de transmissie van digitale modellen zoals telefoon- en netwerkbreedband.
2. Het doorgeven van de status van bankbiljetten, kaarten, munten, passbooks, enz.
3. Gebruikt voor productpositionering, telling en identificatie op geautomatiseerde apparatuur.
Beginsel
Het basisprincipe van de glasvezelsensor is om het licht van de lichtbron via de glasvezel naar de modulator te sturen. Nadat de te meten parameter interageert met het licht dat het modulatiegebied binnenkomt, veranderen de optische eigenschappen van het licht (zoals lichtintensiteit, golflengte, frequentie, fase, polarisatietoestand, enz.) en worden de gemoduleerde signaallicht genoemd en gebruiken vervolgens de invloed van de gemeten lichttransmissiekenmerken om de meting te voltooien.
Er zijn twee meetprincipes voor glasvezelsensoren.
(1) Het principe van het fysieke eigendomstype glasvezelsensor. De fysieke eigenschap type optische vezel sensor maakt gebruik van de gevoeligheid van de optische vezel voor veranderingen in het milieu om de input fysieke hoeveelheid om te zetten in een gemoduleerd optisch signaal. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het optische modulatie-effect van de optische vezel, dat wil zeggen wanneer de externe omgevingsfactoren zoals temperatuur, druk, elektrisch veld, magnetisch veld, enz.
Daarom, als de lichtfase en lichtintensiteit veranderen door de optische vezel kan worden gemeten, kan de verandering van de gemeten fysieke hoeveelheid bekend zijn. Dit type sensor wordt ook wel een gevoelig element type of functionele glasvezelsensor. De straal van de puntlichtbron van de laser verspreidt zich in parallelle golven en wordt verdeeld in twee paden door een bundelspl splitter, één is het verwijzingstische pad en andere is het metingsoptisch pad. Externe parameters (temperatuur, druk, trillingen, enz.) zorgen ervoor dat de lengte van de vezel verandert en de lichtfase van de fase verandert, waardoor verschillende aantallen interferentieranden worden geproduceerd. Door de standbeweging te tellen, kan temperatuur of druk worden gemeten.
(2) Het principe van de gestructureerde glasvezelsensor. De gestructureerde glasvezelsensor is een meetsysteem dat bestaat uit een lichtdetectie-element (gevoelig element), een glasvezeltransmissielus en een meetcircuit. Onder hen wordt de optische vezel alleen gebruikt als het transmissiemedium van licht, dus het wordt ook wel de licht-verzendende of niet-functionele optische vezelsensor genoemd
Prestaties
Glasvezel heeft vele uitstekende eigenschappen, zoals: anti-elektromagnetische en atomaire straling interferentie prestaties, kleine diameter, zachte, lichtgewicht mechanische eigenschappen; isolatie, niet-inductieve elektrische eigenschappen; waterbestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, chemische eigenschappen, enz., Het kan de rol van menselijke oren spelen op plaatsen buiten bereik of schadelijk voor de mens (zoals nucleaire stralingsgebieden), en het kan ook menselijke fysiologische grenzen overstijgen en ontvangen wat niet kan worden gevoeld door menselijke zintuigen. Externe informatie.
Functies
1. Hoge gevoeligheid;
2. De geometrische vorm is in vele aspecten aanpasbaar en kan worden omgezet in optische vezelsensoren van elke vorm;
Ten derde kan het apparaten produceren die verschillende fysieke informatie aan voelen (akoestisch, magnetisch, temperatuur, rotatie, enz.);
4. Het kan worden gebruikt in hoge spanning, elektrische ruis, hoge temperatuur, corrosie, of andere ruwe omgevingen;
Vijfde, en heeft de inherente compatibiliteit met glasvezel telemetrie technologie.
Het voordeel van glasvezelsensor is dat in vergelijking met traditionele sensoren, glasvezelsensor licht gebruikt als drager van gevoelige informatie en glasvezel als het medium voor het verzenden van gevoelige informatie. Het heeft de kenmerken van optische vezel en optische meting en heeft een reeks unieke voordelen. Goede elektrische isolatie prestaties, sterke anti-elektromagnetische interferentie vermogen, niet-invasieve, hoge gevoeligheid, gemakkelijk te realiseren remote monitoring van het gemeten signaal, corrosiebestendigheid, explosie-proof, flexibel licht pad, gemakkelijk te verbinden met de computer.
De sensor ontwikkelt zich in de richting van gevoeligheid, nauwkeurigheid, aanpassingsvermogen, compactheid en intelligentie. Het kan worden gebruikt op plaatsen waar mensen niet kunnen bereiken (zoals gebieden met hoge temperaturen of gebieden die schadelijk zijn voor de mens, zoals nucleaire stralingsgebieden). Het kan ook de fysiologische grenzen van mensen overstijgen en externe informatie ontvangen die niet door menselijke zintuigen kan worden gevoeld.
Indeling
Volgens de modulatiemodus van het geteste object kan het worden onderverdeeld in: intensiteitsmodulatie, polarisatiemodus, fasemodus en frequentiemodus;
Afhankelijk van de vraag of het licht interfereert, kan het worden onderverdeeld in: interferentie type en niet-interferentie type;
Afhankelijk van de vraag of de meting continu kan worden gecontroleerd naarmate de afstand toeneemt, kan deze worden onderverdeeld in: verdeeld en puntgebaseerd;
Volgens de rol van glasvezel in sensoren, kan het worden onderverdeeld in: een type is functioneel (Functional Fiber, afgekort als FF) sensoren, ook wel bekend als sensorsensoren; de andere is niet-functioneel type (Non Functional Fiber, afgekort als NFF), en Het heet een lichttransmissie sensor.
Het type vouwfunctie
De functionele sensor gebruikt de kenmerken van de glasvezel zelf om de glasvezel als gevoelig element te gebruiken. Het gemeten licht moduleert het licht dat in de optische vezel wordt overgebracht om de intensiteit, fase, frequentie of polarisatietoestand van het uitgezonden licht te veranderen. Het signaal wordt gedemoduleerd om het signaal te verkrijgen dat wordt getest.
De glasvezel is niet alleen een lichtgeleidermedium, maar ook een gevoelig element. Het licht wordt gemeten en gemoduleerd in de optische vezel, en multimode optische vezel wordt meestal gebruikt.
Voordelen: compacte structuur en hoge gevoeligheid.
Nadelen: speciale glasvezel is vereist, hoge kosten,
Typische voorbeelden: glasvezel gyroscopen, glasvezel hydrofoons, enz.
Gevouwen niet-functionele vezeltype
Niet-functionele optische vezelsensoren gebruiken andere gevoelige componenten om de veranderingen te voelen die worden gemeten. Optische vezels worden alleen gebruikt als informatietransmissiemedia, en optische vezels in één modus worden vaak gebruikt.
De optische vezel speelt alleen een rol van het begeleiden van licht, en het licht op de optische vezel-type gevoelig element wordt gemoduleerd door de meting.
Voordelen: Glasvezel kan worden gebruikt voor elektrische isolatie en gegevensoverdracht, en het signaal dat door glasvezel wordt verzonden, wordt niet beïnvloed door elektromagnetische interferentie.
De meeste van de praktische zijn niet-functionele optische vezel sensoren. AnyWay's variabele frequentie spanningssensor, variabele frequentie stroomsensor, en variabele frequentie vermogenssensor (een combinatie van spanning en huidige sensoren) behoren tot niet-functionele glasvezel sensoren, die unieke voordelen in vermogensmeting in complexe elektromagnetische omgevingen hebben.
Glasvezelsensoren zijn een nieuwe technologie die de afgelopen jaren is ontstaan. Het kan worden gebruikt om een verscheidenheid van fysieke hoeveelheden te meten, zoals geluidsveld, elektrisch veld, druk, temperatuur, hoeksnelheid, versnelling, enz., en kan ook meettaken voltooien die moeilijk te voltooien zijn met bestaande meettechnologieën. In een kleine ruimte, in een sterke elektromagnetische interferentie en hoogspanningsomgeving, hebben glasvezelsensoren unieke mogelijkheden getoond. Er zijn meer dan 70 soorten glasvezelsensoren, die grofweg zijn onderverdeeld in optische vezelsensoren en sensoren met behulp van optische vezels.
De zogenaamde glasvezelsensor betekent dat de glasvezel zelf direct de externe meting ontvangt. De externe gemeten fysieke hoeveelheid kan ervoor zorgen dat de lengte, brekingsindex en diameter van de meetarm veranderen, zodat het licht dat in de optische vezel wordt overgedragen verandert in amplitude, fase, frequentie, polarisatie, enz. Het licht dat door de meetarm wordt overgebracht en het referentielicht van de referentiearm interfereren met elkaar (vergeleken), zodat de fase (of amplitude) van het uitgangslicht verandert en de gemeten verandering op basis van deze verandering kan worden gedetecteerd. De fase die in de optische vezel wordt overgedragen is zeer gevoelig voor externe invloeden en de fysieke hoeveelheid die overeenkomt met de kleine faseverandering van 10 min 4 radian kan worden gedetecteerd met behulp van de interferentietechnologie. Met behulp van de wikkeleigenschappen en het lage verlies van de glasvezel, kan een zeer lange optische vezel worden opgerold in een kleine diameter optische vezel spoel om het gebruik lengte te verhogen en een hogere gevoeligheid te verkrijgen.
Glasvezel akoestische sensor is een sensor die gebruik maakt van glasvezel zelf. Wanneer de optische vezel wordt onderworpen aan een zeer kleine externe kracht, zal het licht gebogen zijn, en zijn lichttransmissievermogen zal sterk veranderen. Geluid is een soort mechanische golf, en het effect ervan op de glasvezel is om de optische vezel te dwingen en buigen te produceren. De sterkte van het geluid kan worden verkregen door te buigen. Glasvezel gyroscoop is ook een soort glasvezelsensor. Vergeleken met laser gyroscoop, glasvezel gyroscoop heeft een hoge gevoeligheid, kleine omvang en lage kosten. Het kan worden gebruikt in high-performance inertial navigatiesystemen van vliegtuigen, schepen, raketten, enz. De figuur toont het principe van glasvezel sensor turbine flowmeter.
Gevouwen Bragg rooster
Fiber Bragg Grating Sensor (FBS) is een soort glasvezelsensor met de hoogste frequentie en breedste bereik. Dit soort sensor kan de golflengte van de gereflecteerde lichtgolf veranderen volgens de verandering van omgevingstemperatuur en/of spanning. Fiber Bragg roosters worden gebruikt om een klein deel van lichtgevoelige vezels bloot te stellen aan lichtgolven met een periodieke verdeling van de lichtintensiteit door holografische interferometrie of fase maskeren. Op deze manier wordt de optische brekingsindex van de optische vezel permanent gewijzigd afhankelijk van de intensiteit van de bestraalde lichtgolf. De periodieke veranderingen in de brekingsindex van licht veroorzaakt door deze methode worden fiber Bragg roosters genoemd.
Wanneer een breedspectrumstraal wordt gepropageerd naar de vezel Bragg rooster, elk klein segment van de vezel na de brekingsindex wordt veranderd zal alleen een specifieke golflengte van het licht weerspiegelen. Deze golflengte heet de Bragg golflengte. Dit kenmerk maakt Fiber Bragg roosters alleen reflecteren lichtgolven van een specifieke golflengte, terwijl lichtgolven van andere golflengten zal worden gepropageerd.
Volgens de rol van glasvezel in glasvezel sensor, kan worden onderverdeeld in twee soorten: sensing type en lichttransmissie type.
De optische vezel van het sensortype glasvezelsensor zendt niet alleen licht uit, maar fungeert ook als foto-elektrische sensor. Wegens de invloed van de externe omgeving op de optische vezel zelf, werkt de fysieke te meten hoeveelheid op de sensor door de optische vezel, zodat de eigenschappen van de optische waveguide (lichtintensiteit, fase, polarisatiestaat, golflengte, enz.) worden gemoduleerd. Sensor-type optische vezel sensoren zijn verder onderverdeeld in licht-nadruk type, fase modulatie type, trillingstoestand modulatie type en golflengte modulatie type.
Gevouwen lichte transmissievezel
De lichttransmissie type optische vezel sensor ingangen van het optische signaal gemoduleerd door het gemeten object in de optische vezel, en voert vervolgens de meting door de verwerking van het optische signaal aan de uitgang einde. Dit type sensor heeft een ander lichtgevoelig element dat gevoelig is voor de te meten fysieke hoeveelheid, en de optische vezel wordt alleen gebruikt omdat het lichttransmissie-element moet worden bevestigd met een gevoelig element dat het licht dat door de optische vezel wordt overgebracht kan moduleren om een sensorelement te vormen. Glasvezelsensoren kunnen worden onderverdeeld in drie soorten: puntvezelsensoren, integrale glasvezelsensoren en gedistribueerde glasvezelsensoren volgens hun meetbereik. Onder hen, gedistribueerde glasvezel sensoren worden gebruikt om de verdeling van de spanning van grote structuren te detecteren, en kan snel en niet-destructief meten van de verplaatsing, interne of oppervlakte stress en andere belangrijke parameters van de structuur. De soorten glasvezel sensoren die worden gebruikt in de civiele techniek omvatten voornamelijk Math-Zender interferometrische glasvezel sensoren, Fabry-pero holte glasvezel sensoren, en vezel Bragg rooster sensoren.
De lichtheid, duurzaamheid en stabiliteit op lange termijn van de glasvezelsensor maken het mogelijk om gemakkelijk te worden toegepast op de interne stress- en spanningsdetectie van verschillende bouwmaterialen, zoals het bouwen van stalen constructies en beton. Gerealiseerde gezondheidsinspectie van de bouwstructuur.
Een andere belangrijke categorie glasvezelsensoren is het gebruik van glasvezelsensoren. De structuur is ongeveer als volgt: De sensor bevindt zich aan het einde van de optische vezel, en de optische vezel is slechts een transmissielijn van licht, die de gemeten fysieke hoeveelheid omzet in de amplitude, fase of amplitude van het licht. In dit sensorsysteem worden de traditionele sensor en glasvezel gecombineerd. De introductie van glasvezel maakt het mogelijk om sonde-gebaseerde telemetrie te realiseren. Deze optische vezel transmissie sensor heeft een breed toepassingsgebied en is gemakkelijk te gebruiken, maar de nauwkeurigheid is iets lager dan die van het eerste type sensor.
Glasvezel is een rijzende ster in de sensorfamilie. Het wordt veel gebruikt vanwege de uitstekende prestaties van glasvezel. Het is een soort sensor vermeldenswaard in de productiepraktijk.
Glasvezel sensoren zijn uitgegroeid tot een rijzende ster in de sensor familie als gevolg van hun vele voordelen, en spelen hun eigen unieke rol in verschillende metingen, steeds een onmisbaar lid van de sensor familie.
Toepassing
Geïsoleerd van vuil, magnetisme, geluid, druk, temperatuur, versnelling, gyro, verplaatsing, vloeistofniveau, koppel, fotoakoestisch, stroom, glasvezelsensor kan worden gebruikt voor verplaatsing, trillingen, rotatie, druk, buigen, spanning, snelheid, versnelling, stroom , Magnetisch veld, spanning, vochtigheid, temperatuur, geluidsveld, stroom, concentratie, PH-waarde en spanningsmeting. Glasvezel sensoren hebben een breed scala van toepassingen, waarbij bijna alle belangrijke gebieden van de nationale economie en de nationale defensie en het dagelijks leven van mensen. Ze kunnen veilig en effectief worden gebruikt in zware omgevingen. Ze lossen veel technische problemen op die al vele jaren in vele industrieën bestaan. Marktvraag. Voornamelijk tot uiting in de volgende toepassingen:
Toepassing van interferometrische gyroscopen en roosterdruksensoren in bruggen, dammen, olievelden, enz. Glasvezel sensoren kunnen worden ingebed in beton, koolstofvezel versterkte kunststoffen en diverse composietmaterialen om stress ontspanning, bouwstress en dynamische belastingstress te testen, om de structurele prestaties van de brug in de korte-termijn bouwfase en de lange termijn operationele toestand te evalueren.
In het energiesysteem is het noodzakelijk om temperatuur, stroom en andere parameters te meten, zoals de temperatuurdetectie in de stator en rotor van hoogspanningstransformatoren en grote motoren. Aangezien elektrische sensoren gevoelig zijn voor elektromagnetische veldinterferentie, kunnen ze niet in dergelijke gevallen worden gebruikt. Glasvezelsensor. Gedistribueerde optische vezel temperatuursensor is een high-tech ontwikkeld in de afgelopen jaren voor real-time meting van de ruimtelijke temperatuur veldverdeling. Gedistribueerde optische vezel temperatuur sensing systeem heeft niet alleen de voordelen van gemeenschappelijke glasvezel sensoren, maar heeft ook de mogelijkheid om de temperatuur van verschillende punten langs de glasvezel te meten. Met zijn gedistribueerde detectievermogen kunnen we de temperatuur van verschillende punten binnen enkele kilometers langs de glasvezel continu in real time meten. De positioneringsnauwkeurigheid kan de volgorde van meters bereiken en de meetnauwkeurigheid kan het niveau van 1 graad bereiken. Het is zeer geschikt voor grootschalige snijpunttemperatuurmeting. Toepassingsgelegenheden.
Daarnaast kunnen glasvezelsensoren ook worden gebruikt bij spoorwegbewaking, raketvoortstuwingssystemen en olieputdetectie.
Glasvezel heeft de opmerkelijke voordelen van breedband, grote capaciteit, lange afstand transmissie, en multi-parameter, gedistribueerd, en laag-energieverbruik sensing. Glasvezel sensing kan blijven nieuwe technologieën en apparaten voor glasvezel communicatie te absorberen, en verschillende glasvezel sensoren zullen naar verwachting op grote schaal worden gebruikt in het Internet of Things.
