OptikFiberSsedang melakukan ensingSystem
Sistem penginderaan serat optik dimulai pada tahun 1977 dan berkembang pesat dengan pengembangan teknologi komunikasi serat optik. Sistem penginderaan serat optik adalah indikator penting untuk mengukur tingkat informasiisasi di suatu negara. Dari Forum Aplikasi Sistem Internet of Things and Sensing Hangzhou, sistem penginderaan serat optik telah banyak digunakan dalam militer, pertahanan, dirgantara, perusahaan industri dan pertambangan, perlindungan energi dan lingkungan, kontrol industri, medis dan kesehatan, pengukuran dan pengujian, konstruksi, peralatan rumah tangga dan bidang lainnya. pasar yang luas. Ada ratusan sistem sensor serat optik di dunia, seperti suhu, tekanan, aliran, perpindahan, getaran, rotasi, lentur, tingkat cair, kecepatan, akselerasi, bidang suara, arus, tegangan, medan magnet dan radiasi. Penginderaan.
Bandwidth frekuensi kerja serat optik, rentang dinamis besar, cocok untuk remote control telemetri, adalah jalur transmisi kehilangan rendah yang sangat baik; dalam kondisi tertentu, serat optik sangat mudah untuk menerima pengukuran atau pemuatan lapangan, adalah komponen sensitif yang sangat baik; serat optik itu sendiri tidak Terisi, ukuran kecil, ringan, mudah ditekuk, gangguan anti-elektromagnetik, ketahanan radiasi yang baik, terutama cocok untuk digunakan di lingkungan yang keras seperti mudah terbakar, meledak, ruang terkendala dan gangguan elektromagnetik yang kuat. Oleh karena itu, teknologi sensor serat optik telah mendapat perhatian besar sejak awal, dan telah diteliti dan diterapkan di hampir semua bidang, menjadi cikal bakal teknologi penginderaan dan mempromosikan perkembangan teknologi penginderaan yang kuat.
Penginderaan serat optik, termasuk persepsi dan transmisi sinyal eksternal (diukur). Apa yang disebut persepsi (atau sensitivitas) mengacu pada parameter karakteristik fisik gelombang cahaya yang ditransmisikan oleh sinyal eksternal sesuai dengan perubahan hukumnya, seperti intensitas (daya), panjang gelombang, frekuensi, fase dan status polarisasi, dan perubahan parameter optik yang diukur adalah perubahan "Perceive" dalam sinyal eksternal. "Persepsi" ini pada dasarnya adalah sinyal eksternal yang memodulasi gelombang cahaya yang merambat serat secara real time. Apa yang disebut transmisi berarti bahwa serat optik mengirimkan gelombang optik yang dimodulasi oleh sinyal eksternal ke fotodetector untuk deteksi, mengekstrak sinyal eksternal dari gelombang optik dan melakukan pemrosesan data sesuai kebutuhan, yaitu demodulasi. Oleh karena itu, teknologi sensor serat optik mencakup teknik modulasi dan demodulasi, yaitu, bagaimana sinyal eksternal (diukur) memodulasi parameter gelombang optik dalam serat optik (atau teknik pemuatan) dan cara mengekstrak sinyal eksternal dari gelombang cahaya modulasi ( Teknik demodulasi (atau teknik deteksi) yang diukur).
Bagian dari sinyal eksternal yang memodulasi parameter optik dalam serat penginderaan disebut wilayah modulasi. Menurut hubungan antara area modulasi dan serat optik, modulasi dapat dibagi menjadi dua kategori. Satu jenis adalah modulasi fungsional, dan area modulasi terletak di serat optik. Sinyal eksternal memodulasi gelombang optik dengan secara langsung mengubah parameter karakteristik transmisi tertentu dari serat optik. Sensor serat optik seperti itu disebut jenis fungsional (Serat Fungsional, tipe FF singkatnya) atau sensor serat optik tipe intrinsik, dan juga menjadi sensor jenis modulasi internal, dan serat optik memiliki fungsi "transmisi" dan "penginderaan". Serat penerima ditambah dengan sumber cahaya dan serat penerima ditambah dengan fotodetector adalah serat kontinu yang disebut serat penginderaan, sehingga sensor serat fungsional juga disebut sensor serat all-fiber atau sensor sensor serat penginderaan. Jenis lainnya adalah modulasi non-fungsional. Area modulasi berada di luar serat optik. Sinyal eksternal dimodulasi oleh perangkat modulasi eksternal ke gelombang optik yang memasuki serat optik. Jenis sensor serat optik ini disebut Non-Functional Fiber (NFF) atau ekstrinsik. Jenis sensor serat optik, serat transmisi dan serat penerima hanya berfungsi untuk mengirimkan gelombang cahaya, yang disebut serat pemancar cahaya, dan tidak memiliki kontinuitas. Oleh karena itu, sensor serat optik non-fungsional juga disebut sensor serat pemancar cahaya atau sensor serat yang dimodulasi secara eksternal.
Menurut perubahan parameter karakteristik fisik gelombang cahaya yang dimodulasi oleh sinyal eksternal, modulasi gelombang cahaya dapat dibagi menjadi lima jenis: modulasi intensitas cahaya, modulasi frekuensi optik, modulasi panjang gelombang optik, modulasi fase optik, dan modulasi polarisasi.
Karena fotodetector yang ada hanya dapat merespons intensitas cahaya, dan tidak dapat langsung merespons frekuensi, panjang gelombang, fase, dan sinyal modulasi polarisasi cahaya, itu harus dikonversi menjadi sinyal intensitas oleh beberapa teknik konversi. Menerima dan mengimplementasikan deteksi.
Klasifikasi aplikasi teknologi penginderaan serat optik
Modulasi intensitas cahaya
Penekanan cahaya adalah metode modulasi yang relatif sederhana dan banyak digunakan dalam teknologi sensor serat optik. Prinsip dasarnya adalah menggunakan gangguan sinyal eksternal (diukur) untuk mengubah intensitas (yaitu modulasi) cahaya (cahaya spektrum lebar atau cahaya panjang gelombang tertentu) dalam serat, dan kemudian mengukur intensitas cahaya output (demodulasi) untuk mencapai sinyal eksternal. Pengukuran.
Modulasi fase
Modulasi fase optik mengacu pada perubahan fase gelombang cahaya yang merambat serat optik sesuai dengan hukum tertentu dari sinyal eksternal (diukur), dan jumlah perubahan fase optik mencerminkan kuantitas eksternal yang diukur.
Umumnya ada tiga jenis modulasi fase optik yang digunakan dalam teknologi sensor serat optik. Satu jenis adalah modulasi fungsional, dan sinyal eksternal mengubah ukuran geometris dan indeks refraksi serat penginderaan melalui efek ketegangan gaya, efek ketegangan termal, efek cahaya elastis dan efek termo-optik serat optik, sehingga menyebabkan perubahan fase optik dalam serat optik. Untuk mencapai modulasi fase optik. Jenis kedua adalah modulasi efek Sagnac. Sinyal eksternal (rotasi) tidak mengubah parameter serat itu sendiri. Sebaliknya, serat melingkar di bidang inertial diputar untuk menghasilkan perbedaan jalur optik yang sesuai antara dua balok yang merambat ke arah yang berlawanan. Modulasi fase optik. Jenis ketiga adalah modulasi non-fungsional, yaitu modulasi fase optik dalam serat optik dengan mengubah perbedaan jalur gelombang optik menjadi serat optik di luar serat penginderaan.
Modulasi polarisasi
Modulasi polarisasi berarti bahwa sinyal eksternal (diukur) menyebabkan defleksi reguler (rotasi optik) atau birefringensi bidang polarisasi gelombang cahaya dalam serat dengan cara tertentu, sehingga menyebabkan perubahan karakteristik polarisasi cahaya, dengan mendeteksi perubahan keadaan polarisasi cahaya. Dapat diukur bahwa dunia luar diukur.
Modulasi panjang gelombang
Sinyal eksternal (diukur) mengubah panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan dalam serat optik dengan cara pemilihan frekuensi, penyaringan, dll., dan perubahan panjang gelombang yang diukur dapat dideteksi dan diukur. Jenis modulasi ini disebut optikmodulasi panjang gelombang.
Metode saat ini untuk modulasi panjang gelombang optik terutama pemilihan frekuensi optik dan pemfilteran. Metode modulasi panjang gelombang optik konvensional terutama mencakup teknik modulasi eksternal seperti penyaringan interferometrik F-P, penyaringan birefringent polarisasi riot, dan berbagai pemilihan spektral perpindahan. Dalam 20 tahun terakhir, terutama teknologi penyaringan kisi-kisi serat yang berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir telah membuka prospek baru untuk teknologi modulasi panjang gelombang optik fungsional.
Tipe modulasi frekuensi
Modulasi frekuensi optik berarti bahwa sinyal eksternal (terukur) memodulasi frekuensi gelombang optik yang ditransmisikan dalam serat optik, dan offset frekuensi mencerminkan yang diukur. Saat ini, lebih banyak metode modulasi digunakan dalam metode Doppler, yaitu, sinyal eksternal memodulasi frekuensi gelombang optik dalam serat penerimaan melalui efek Doppler, yang merupakan modulasi non-fungsional.
Karakteristik sensor:
Sensitivitas tinggi dan kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik. Karena sistem deteksi sensor serat sulit untuk dicampuri oleh bidang eksternal, dan sinyal optik tidak berinteraksi dengan gelombang elektromagnetik selama transmisi, dan tidak terpengaruh oleh kebisingan listrik apa pun. Karena fitur ini, sensor serat diperoleh dalam deteksi sistem daya. banyak digunakan.
Serat memiliki fleksibilitas dan ketangguhan yang baik, sehingga sensor dapat dibuat menjadi berbagai bentuk sesuai dengan kebutuhan pemeriksaan di tempat.
Bandwidth frekuensi terukur dan rentang respons dinamis besar.
Ini memiliki portabilitas yang kuat dan dapat dibuat menjadi sensor dengan jumlah fisik yang berbeda, termasuk bidang suara, medan magnet, tekanan, suhu, akselerasi, perpindahan, tingkat cairan, aliran, arus, radiasi dan sebagainya.
Ini sangat dapat disematkan dan mudah dihubungkan dengan komputer dan sistem serat optik, sehingga mudah untuk menerapkan telemetri dan kontrol sistem.
Jpplikasi:
Teknologi Penginderaan Serat Optik dalam Inspeksi Rekayasa Struktural
Teknologi Penginderaan Serat Optik dalam Deteksi Jembatan
Teknologi Penginderaan Serat Optik dalam Mekanika geoteknik dan Teknik
Aplikasi militer teknologi penginderaan serat optik