Med den snabba utvecklingen av kommunikationsteknik för optisk fiber och optisk fiber uppstod optisk fiberavkänningsteknik. Sedan dess födelse har fiberoptiska sensorer utvecklats snabbt på grund av deras ringa storlek, låga vikt, höga känslighet, snabba respons, starka anti-elektromagnetiska störningsförmåga och användarvänlighet, och används ofta inom kemisk medicin, materialindustri, vattenskydd. och elkraft, fartyg, kolgruvor och anläggningsarbete inom olika områden. Speciellt idag, med den snabba utvecklingen av Internet of Things, kan statusen för optisk fiberavkänningsteknik inte ignoreras.
1 Grundprincip och utvecklingsstatus för fiberoptiska sensorer
1.1 Grundläggande principer och klassificering av fiberoptiska sensorer
Optisk fiberavkänningsteknik är en ny typ av avkänningsteknik som utvecklades på 1970-talet. När ljus fortplantar sig genom en optisk fiber reflekteras det av ljus under påverkan av yttre temperatur, tryck, förskjutning, magnetfält, elektriskt fält och rotation. brytnings- och absorptionseffekter, optisk dopplereffekt, akustooptisk, elektrooptisk, magnetoptisk och elastisk effekt, etc., kan direkt eller indirekt förändra ljusvågens amplitud, fas, polarisationstillstånd och våglängd, alltså fibern. Som en känslig komponent för att upptäcka olika fysiska storheter.
Den fiberoptiska sensorn består huvudsakligen av en ljuskälla, en transmissionsfiber, en fotodetektor och en signalbehandlingsdel. Grundprincipen är att ljuset från ljuskällan skickas till avkänningshuvudet (modulatorn) genom den optiska fibern, så att parametrarna som ska mätas interagerar med ljuset som kommer in i moduleringsområdet, vilket resulterar i ljusets optiska egenskaper ( såsom intensiteten, våglängden, ljusets frekvens, fasen, polarisationstillståndet etc. ändras till att bli modulerat signalljus, som sedan skickas till fotodetektorn genom den optiska fibern för att omvandla den optiska signalen till en elektrisk signal, och slutligen bearbetas signalen för att återställa den uppmätta fysiska kvantiteten.Det finns många typer av optiska fibersensorer, och de kan generellt delas in i funktionella (avkännande typ) sensorer och icke-funktionella sensorer (ljussändande typ).
Den funktionella sensorn kännetecknas av den optiska fiberns förmåga att vara känslig för den externa informationen och detekteringsförmågan. När den optiska fibern används som en känslig komponent, när den mäts i den optiska fibern, kommer egenskaperna för ljusets intensitet, fas, frekvens eller polarisationstillstånd att förändras. Modulationens funktion realiseras. Sedan erhålls signalen som ska mätas genom att demodulera den modulerade signalen. I denna typ av sensor spelar den optiska fibern inte bara rollen som ljustransmission, utan spelar också rollen som "sense".
Icke-funktionella sensorer använder andra känsliga komponenter för att känna av de uppmätta förändringarna. Den optiska fibern fungerar endast som ett överföringsmedium för information, det vill säga den optiska fibern fungerar endast som en ljusledare [3]. Jämfört med traditionella elektriska sensorer har fiberoptiska sensorer stark anti-elektromagnetisk störningsförmåga, bra elektrisk isolering och hög känslighet, så de används ofta inom olika områden som miljö, broar, dammar, oljefält, klinisk medicinsk testning och livsmedelssäkerhet. Testning och andra områden.
1.2 Utvecklingsstatus för fiberoptiska sensorer
Sedan fibersensorns födelse har dess överlägsenhet och breda tillämpning noga övervakats och värderats högt av alla länder i världen, och den har aktivt undersökts och utvecklats. För närvarande har optiska fibersensorer mätts för mer än 70 fysiska storheter såsom förskjutning, tryck, temperatur, hastighet, vibration, vätskenivå och vinkel. Vissa länder som USA, Storbritannien, Tyskland och Japan har fokuserat på sex aspekter av fiberoptiska sensorsystem, moderna digitala fiberkontrollsystem, fiberoptiska gyron, kärnstrålningsövervakning, flygmotorövervakning och civila program, och har uppnått vissa prestationer.
Forskningsarbetet för fiberoptiska sensorer i Kina började 1983. Forskningen om fiberoptiska sensorer vid vissa universitet, forskningsinstitut och företag har lett till den snabba utvecklingen av fiberoptisk avkänningsteknik. Den 7 maj 2010 rapporterade People's Daily att den "kontinuerliga distribuerade optiska fiberavkänningsteknologin baserad på Brillouin-effekten" som uppfanns av Zhang Xuping, professor vid School of Engineering and Management vid Nanjing University, klarade den organiserade expertbedömningen av utbildningsdepartementet. Utvärderingsexpertgruppen anser enhälligt att denna teknik har stark innovation, besitter ett antal oberoende immateriella rättigheter och har nått den inhemska ledande nivån och internationell avancerad nivå inom teknik och har goda möjligheter till tillämpning. Kärnan i denna teknik är användningen av konceptet Internet of Things, som fyller luckan i Internet of Things i Kina.
2 De grundläggande principerna för Internet of Things
Begreppet Internet of Things föreslogs 1999, och dess engelska namn är "The Internet of Things", som är "the network of things connected." Internet of Things är baserat på Internet och använder informationsteknik som RFID-teknik (radiofrequency identification), infraröda sensorer, globala positioneringssystem och laserskannrar för att ansluta objekt till Internet för att förverkliga informationsutbyte och kommunikation. Ett nätverk som lokaliserar, identifierar, spårar, övervakar och hanterar. Den tekniska arkitekturen för Internet of Things består av tre nivåer: perceptionslagret, nätverkslagret och applikationslagret.
