Tipos, Principios de funcionamiento, y características de los sensores de fibra óptica

Sensor de temperatura de fibra óptica, Sistema de monitoreo inteligente, Fabricante de fibra óptica distribuida en China

¿Qué es un sensor de fibra óptica

Los sensores de fibra óptica se componen de módulos como fuentes de luz, Fibras de transmisión, Componentes del sensor o zonas de modulación, Fotodetectores, y otros componentes para formar un sensor de fibra óptica. Los patrones de intensidad, longitud de onda, amplitud, fase, polarización, y los parámetros de distribución pueden verse influenciados por factores externos como la temperatura, presión, aceleración, voltaje, actual, desplazamiento, vibración, rotación, doblamiento, colar, así como los efectos químicos y bioquímicos en el camino óptico, lo que resulta en cambios correspondientes en estos parámetros durante la transmisión de fibra óptica. Los sensores de fibra óptica se utilizan para detectar la magnitud de las magnitudes físicas correspondientes en función de la relación entre estos parámetros y los cambios en los factores externos.

Las características de los sensores de fibra óptica

A diferencia de los sensores tradicionales, Los sensores de fibra óptica tienen un excelente físico, químico, mecánico, y el rendimiento de la transmisión, haciéndolos de tamaño pequeño, Ligero de peso, Resistente a las interferencias electromagnéticas, corrosión, Alta sensibilidad, Ancho de banda de medición amplio, y de larga distancia. Detección de dispositivos electrónicos y sensores, y formar una red de sensores.
La sensibilidad de los sensores avanzados de fibra óptica es varios órdenes de magnitud superior a la de los sensores tradicionales, y puede medir más de 70 Magnitudes físicas.

Las ventajas de los sensores de fibra óptica

1. Tiene las ventajas de una alta precisión, Velocidad de respuesta rápida, Amplia gama de características lineales, Buena repetibilidad, y alta relación señal-ruido Debido a la gran cantidad y bajo precio de las fibras ópticas, Pueden ser ampliamente utilizados
La fibra óptica está hecha de materiales dieléctricos como el cuarzo para la transmisión de señales eléctricas y ópticas, Garantizar la seguridad, fiabilidad, y fuerte resistencia a las interferencias electromagnéticas. Puede adaptarse a las condiciones de trabajo en electricidad, petróleo, química, metalurgia, y otros ambientes inflamables o tóxicos.
2. Resistente a la corrosión, Fuerte capacidad anticontaminación, Se puede utilizar en lugares con grandes diferencias de temperatura, Buena puntualidad, y larga vida útil.
3. De tamaño pequeño, Ligero de peso, Fácil de instalar, y adaptable al entorno principal.
4. La fibra óptica es un dispositivo pasivo con buena independencia y no dañará el estado medido.
5. Objetos de medición amplia. Actualmente, Varias mediciones de rendimiento de la temperatura, presión, desplazamiento, velocidad, nivel, radiación, y otros aspectos físicos, químico, biomasa, y otros sensores de fibra óptica están disponibles.
6. La multiplexación multipunto es conveniente y tiene una baja pérdida de transmisión. Adecuado para formar redes de medición y lograr telemetría inteligente multipunto en tiempo real.
Los sensores se están convirtiendo en sensores sensibles, preciso, adaptable, compacto, y sensores inteligentes. En este proceso, Sensores de fibra óptica, Un nuevo miembro de la familia de sensores, son favorecidos.

El principio de funcionamiento de los sensores de fibra óptica

El sensor de fibra óptica es un sensor basado en la conversión de cantidad óptica, que utiliza señales ópticas como portador para la transmisión y conversión, y transmite señales ópticas a través de fibras ópticas. Los sensores de fibra óptica consisten principalmente en fuentes de luz, Fibras ópticas (denominadas fibras), Fotodetectores, y dispositivos adicionales. Hay muchos tipos de fuentes de luz, como las lámparas de filamento de tungsteno, Láseres, y diodos emisores de luz. La fibra óptica es muy delgada, suave, y flexible, lo que lo convierte en una fibra transparente que puede guiar la luz.
El estado de desarrollo de los sensores de fibra óptica
El desarrollo de la tecnología global de detección de fibra óptica comenzó en 1977. En los últimos años, Se ha desarrollado y promovido en áreas como la mecánica, Instrumentación electrónica, aeroespacial, petróleo, químico, y automatización de procesos de producción de seguridad alimentaria, Detección en línea, y diagnóstico de averías.
A diferencia de los productos de comunicación por fibra óptica, Los productos de detección de fibra óptica tienen las características de tamaño de lote pequeño, Múltiples variedades, y distribución en diversos mercados segmentados. No hay empresas extranjeras importantes que se especialicen en detección de fibra óptica, pero muchos gigantes petroleros extranjeros y grandes empresas de equipos de energía como ABB y Siemens tienen sus propios negocios de detección de fibra óptica. Pero es difícil para el mundo exterior entender el desarrollo de estas empresas. En algunos campos emergentes, como la detección distribuida, También hay muchas pequeñas y medianas empresas profesionales.

Tipo de sensor de fibra óptica

Actualmente, Los productos con aplicaciones maduras y alta aceptación en el mercado incluyen: Sensores de temperatura/presión/deformación para rejillas de fibra óptica; Productos de sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes de tipo puntual; Productos de detección de presión/temperatura/vibración de fibra óptica de tipo puntual; Productos de detección de corriente de fibra óptica; Productos de giroscopio de fibra óptica; Sistema de medición de temperatura Raman de fibra distribuida; Sistema de monitoreo de intrusiones de interferencia de fibra óptica.
Aunque la tecnología de detección de fibra óptica ha logrado ciertas aplicaciones en la detección práctica, Todavía hay algunos problemas, como los problemas de proceso de las estructuras integradas de fibra óptica. Aunque los métodos de instalación se pueden mejorar, También puede hacer que la deformación se transmita primero a través del metal, y luego indirectamente inducida a través de la fibra óptica. Por lo tanto, Se necesitan correcciones experimentales para medir con precisión. Al mismo tiempo, La señal de salida de los sensores de fibra óptica se ve afectada por factores como las fluctuaciones en la fuente de luz, Cambios en la pérdida de transmisión de fibra óptica, y el envejecimiento del detector, reduciendo así la precisión de medición de los sensores de fibra óptica. Además, La practicidad de los sensores de fibra óptica aún debe desarrollarse, y sus costes de fabricación también son muy caros. Actualmente, Un gran número de sensores de fibra óptica se encuentran todavía en fase de laboratorio y deben ponerse en funcionamiento lo antes posible.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, La adquisición de información se ha vuelto cada vez más importante. Es un medio técnico importante para la detección de sensores, Detectar, monitorización, y la conversión de información. Es el segundo sensor de fibra óptica, y la electrónica es uno de los nuevos sensores.

Descripción del sensor de fibra óptica

Los sensores de fibra óptica son sensores que utilizan las características de transmisión óptica de las fibras ópticas para convertir los datos de medición en cambios en las características ópticas (intensidad, fase, polarización, frecuencia, longitud de onda). Transmite la luz desde la fuente de luz al modulador a través de fibras ópticas, que causan las propiedades ópticas de la luz (como la intensidad, longitud de onda, frecuencia, fase, asimetría, etc.) para cambiar después de medir los parámetros y la interacción entre la luz que entra en la región de modulación. Se llama luz de señal de modulación. Después de que la fibra óptica ingresa al fotodetector, Está demodulado. Parámetros de medición obtenidos.

A diferencia de los sensores anteriores, Los sensores de fibra óptica eliminan el estado de la señal medida como una señal óptica. Las señales ópticas no solo pueden ser percibidas directamente por los humanos, pero también se puede utilizar con diodos semiconductores, como los fotodiodos. Los componentes pequeños y sencillos también se pueden utilizar para la conversión fotoeléctrica y electroóptica, lo que hace que sea fácil de combinar con algunos componentes electrónicos; Además, La fibra óptica no es solo un componente sensible, pero también una excelente línea de transmisión de baja pérdida. Por lo tanto, Los sensores de fibra óptica también se pueden utilizar para mediciones remotas que no son adecuadas para los sensores tradicionales.

La detección de fibra óptica incluye dos funciones: Detección y transmisión de señales externas. La llamada percepción se refiere a los parámetros físicos característicos de las ondas de luz transmitidas en las fibras ópticas, como la intensidad de la luz (poder), longitud de onda, frecuencia, fase, y estado de polarización, que cambian de acuerdo con las leyes cambiantes de las señales externas. El cambio en los parámetros ópticos es la percepción de cambios en las señales externas. Esencialmente, Esta percepción se logra a través de la modulación de las ondas de luz que se propagan a través de señales externas en fibras ópticas. La llamada transmisión se refiere a la fibra óptica que transmite ondas de luz moduladas por señales externas a los fotodetectores para su detección, Extracción de señales externas de las ondas de luz, y el procesamiento de los datos según sea necesario, Es decir, desmodulación.
Por lo tanto, Estas dos tecnologías incluyen la tecnología de detección de fibra óptica para modulación y demodulación, Es decir, Cómo modular los parámetros de la señal externa (A medir) en la modulación de fibra óptica (o tecnología de carga) y cómo extraer la señal externa que ha sido modulada (medido) en la tecnología de onda óptica para la demodulación (o detección).

El principio básico de los sensores de fibra óptica

Fibra óptica es la abreviatura de fibra óptica. El componente principal de la fibra óptica es el dióxido de silicio, que está compuesto por un núcleo de alto índice de refracción, Un revestimiento de bajo índice de refracción, y una capa protectora. La mecha es un fino filamento de vidrio con un diámetro de aproximadamente 0.1 Milímetros, en el que la luz está rodeada y se propaga a lo largo del eje. El descubrimiento de los sensores de fibra óptica se originó a partir de la práctica de detectar interferencias externas en las fibras ópticas. En la práctica, Se ha encontrado que los cambios en el entorno externo pueden causar cambios en los parámetros de transmisión interna de las fibras ópticas. Todos estos cambios se deben a la influencia de factores externos, lo que ha llevado al desarrollo de la tecnología de detección de fibra óptica.

La fibra óptica tiene muchos parámetros externos a una cierta sensibilidad. El principio de la detección de fibra óptica es cómo afectan a las fibras, Modulación de la luz, y el área de interacción externa de los parámetros medidos logran la función de “Transmisión”, y el externo de los parámetros medidos, que es el estudio de la “sentimiento” de núcleos de sensores de fibra óptica.

En sistemas de comunicación óptica, La fibra óptica se utiliza como medio para la transmisión a larga distancia de señales de onda óptica. Obviamente, En esta aplicación, cuanto menor sea la interferencia externa, cuanto mejor sea la señal óptica transmitida por la fibra óptica. Sin embargo, en el proceso real de transmisión óptica, Las fibras ópticas se ven fácilmente afectadas por factores ambientales externos, como la temperatura, presión, Campos electromagnéticos, y otras condiciones externas, lo que conducirá a cambios en los parámetros de las ondas ópticas, como la intensidad de la luz, fase, frecuencia, polarización, longitud de onda, etc. Por lo tanto, Se puede ver que si se pueden medir los cambios en los parámetros de onda óptica, Podemos conocer la magnitud de varias magnitudes físicas que causan cambios en los parámetros de onda óptica, dando lugar así a la tecnología de detección de fibra óptica. La tecnología de detección de fibra óptica es una técnica que convierte cantidades físicas externas en señales que se pueden medir directamente utilizando las características sensibles de las fibras ópticas. Porque las fibras ópticas no solo se pueden utilizar como medios de propagación de las ondas de luz, sino también como parámetros característicos (amplitud, fase, Estado de polarización, longitud de onda, etc.). Las ondas de luz pueden ser alteradas directa o indirectamente por factores externos como la temperatura, presión, colar, campo magnético, campo eléctrico, desplazamiento, rotación, etc. Por lo tanto, Las fibras ópticas también se pueden utilizar como elementos de detección para detectar diversas cantidades físicas.