Types, Principes de fonctionnement, et caractéristiques des capteurs à fibre optique

Qu’est-ce qu’un capteur à fibre optique

Les capteurs à fibre optique sont composés de modules tels que des sources lumineuses, Fibres de transmission, composants de capteurs ou zones de modulation, photodétecteurs, et d’autres composants pour former un capteur à fibre optique. Les modèles d’intensité, longueur d’onde, amplitude, phase, polarisation, et les paramètres de distribution peuvent être influencés par des facteurs externes tels que la température, pression, accélération, tension, courant, déplacement, vibration, rotation, pliage, filtrer, ainsi que des effets chimiques et biochimiques sur le chemin optique, ce qui entraîne des modifications correspondantes de ces paramètres lors de la transmission par fibre optique. Les capteurs à fibre optique sont utilisés pour détecter l’ampleur des grandeurs physiques correspondantes en fonction de la relation entre ces paramètres et les changements de facteurs externes.

Les caractéristiques des capteurs à fibre optique

Contrairement aux capteurs traditionnels, Les capteurs à fibre optique ont d’excellentes caractéristiques, chimique, mécanique, et performances de transmission, ce qui les rend de petite taille, Poids léger, résistant aux interférences électromagnétiques, corrosion, haute sensibilité, large bande passante de mesure, et longue en distance. Détecter les appareils électroniques et les capteurs, et former un réseau de capteurs.
La sensibilité des capteurs à fibre optique avancés est supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle des capteurs traditionnels, et peut mesurer plus de 70 grandeurs physiques.

Les avantages des capteurs à fibre optique

1. Il présente les avantages d’une grande précision, Vitesse de réponse rapide, Large gamme de fonctionnalités linéaires, Bonne répétabilité, et rapport signal/bruit élevé En raison de la grande quantité et du faible prix des fibres optiques, Ils peuvent être largement utilisés
La fibre optique est faite de matériaux diélectriques tels que le quartz pour la transmission de signaux électriques et optiques, Assurer la sécurité, fiabilité, et une forte résistance aux interférences électromagnétiques. Il peut s’adapter aux conditions de travail dans l’électricité, pétrole, chimie, métallurgie, et autres environnements inflammables ou toxiques.
2. Résistant à la corrosion, Forte capacité anti-pollution, Peut être utilisé dans des endroits avec de grandes différences de température, bonne rapidité, et longue durée de vie.
3. De petite taille, Poids léger, Facile à installer, et adaptable à l’environnement principal.
4. La fibre optique est un dispositif passif avec une bonne indépendance et n’endommagera pas l’état mesuré.
5. Mesurez largement des objets. Actuellement, diverses mesures de performance de la température, pression, déplacement, vitesse, niveau, radiation, et d’autres, chimique, biomasse, et d’autres capteurs à fibre optique sont disponibles.
6. Le multiplexage multipoint est pratique et a une faible perte de transmission. Convient pour la formation de réseaux de mesure et la réalisation d’une télémétrie intelligente en temps réel multipoint.
Les capteurs deviennent sensibles, précis, adaptable, compact, et capteurs intelligents. Dans ce processus, Capteurs à fibre optique, Un nouveau membre de la famille des capteurs, sont favorisés.

Le principe de fonctionnement des capteurs à fibre optique

Le capteur à fibre optique est un capteur basé sur la conversion de quantité optique, qui utilise des signaux optiques comme support pour la transmission et la conversion, et transmet des signaux optiques à travers des fibres optiques. Les capteurs à fibre optique sont principalement constitués de sources lumineuses, Fibres optiques (appelées fibres), photodétecteurs, et appareils supplémentaires. Il existe de nombreux types de sources lumineuses, tels que les lampes à filament de tungstène, Lasers, et diodes électroluminescentes. La fibre optique est très fine, mou, et flexible, ce qui en fait une fibre transparente qui peut guider la lumière.
L’état du développement des capteurs à fibre optique
Le développement de la technologie mondiale de détection par fibre optique a commencé en 1977. Ces dernières années, Il a été développé et promu dans des domaines tels que la mécanique, Instrumentation électronique, aérospatial, pétrole, chimique, et l’automatisation des processus de production en matière de sécurité alimentaire, Détection en ligne, et diagnostic des pannes.
Contrairement aux produits de communication par fibre optique, Les produits de détection à fibre optique ont les caractéristiques d’une petite taille de lot, De multiples variétés, et la distribution dans divers marchés segmentés. Il n’existe pas de grandes entreprises étrangères spécialisées dans la détection par fibre optique, mais de nombreux géants pétroliers étrangers et de grandes entreprises d’équipements électriques telles qu’ABB et Siemens ont leurs propres activités de détection par fibre optique. Mais il est difficile pour le monde extérieur de comprendre le développement de ces entreprises. Dans certains domaines émergents tels que la détection distribuée, Il existe également de nombreuses petites et moyennes entreprises professionnelles.

Type de capteur à fibre optique

Actuellement, Les produits dont les applications sont matures et qui sont très acceptés par le marché comprennent: Capteurs de température/pression/déformation à réseau à fibre optique; Type de point Capteur de température à fibre optique fluorescente Produits; Produits de détection de pression/température/vibration à fibre optique f-p; Produits de détection de courant à fibre optique; Produits de gyroscope à fibre optique; Système de mesure de température Raman à fibre distribuée; Système de surveillance d’intrusion d’interférence par fibre optique.
Bien que la technologie de détection par fibre optique ait atteint certaines applications dans la détection pratique, Il y a encore quelques problèmes, tels que les problèmes de processus des structures intégrées à fibre optique. Bien que les méthodes d’installation puissent être améliorées, Cela peut également conduire à ce que la déformation soit d’abord transmise par le métal, puis indirectement induit par la fibre optique. Donc, Des corrections expérimentales sont nécessaires pour mesurer avec précision. En même temps, Le signal de sortie des capteurs à fibre optique est affecté par des facteurs tels que les fluctuations de la source lumineuse, modifications de l’affaiblissement de transmission de la fibre optique, et vieillissement du détecteur, réduisant ainsi la précision de mesure des capteurs à fibre optique. De plus,, La praticité des capteurs à fibre optique doit encore être développée, Et leurs coûts de fabrication sont également très élevés. Actuellement, Un grand nombre de capteurs à fibre optique sont encore au stade du laboratoire et doivent être mis en service dès que possible.
Avec le développement de la science et de la technologie modernes, L’acquisition d’informations est devenue de plus en plus importante. Il s’agit d’un moyen technique important pour détecter les capteurs, Détection, surveillance, et la conversion de l’information. Il s’agit du deuxième capteur à fibre optique, et l’électronique est l’un des nouveaux capteurs.

Description du capteur à fibre optique

Les capteurs à fibre optique sont des capteurs qui utilisent les caractéristiques de transmission optique de Fibres optiques pour convertir la mesure données sur les modifications des caractéristiques optiques (intensité, phase, polarisation, fréquence, longueur d’onde). Il transmet la lumière de la source lumineuse au modulateur par le biais de fibres optiques, Provoquant les propriétés optiques de la lumière (comme l’intensité, longueur d’onde, fréquence, phase, Skewness, etc.) à modifier après la mesure des paramètres et de l’interaction entre la lumière entrant dans la région de modulation. C’est ce qu’on appelle un voyant de signal de modulation. Une fois que la fibre optique pénètre dans le photodétecteur, il est démodulé. Paramètres de mesure obtenus.

Contrairement aux capteurs précédents, Les capteurs à fibre optique suppriment l’état du signal mesuré en tant que signal optique. Les signaux optiques ne peuvent pas seulement être directement perçus par l’homme, mais peut également être utilisé avec des diodes semi-conductrices, tels que les photodiodes. Des composants petits et simples peuvent également être utilisés pour la conversion photoélectrique et électro-optique, ce qui le rend facile à assortir avec certains composants électroniques; De plus,, La fibre optique n’est pas seulement un composant sensible, mais aussi une excellente ligne de transmission à faibles pertes. Donc, Les capteurs à fibre optique peuvent également être utilisés pour des mesures à distance qui ne conviennent pas aux capteurs traditionnels.

La détection par fibre optique comprend deux fonctions: détection et transmission de signaux externes. La perception fait référence aux paramètres caractéristiques physiques des ondes lumineuses transmises dans les fibres optiques, comme l’intensité lumineuse (pouvoir), longueur d’onde, fréquence, phase, et état de polarisation, qui changent en fonction des lois changeantes des signaux externes. Le changement des paramètres optiques est la perception des changements dans les signaux externes. Essentiellement, Cette perception est obtenue par la modulation des ondes lumineuses propagées par des signaux externes dans les fibres optiques. La transmission fait référence à la fibre optique transmettant des ondes lumineuses modulées par des signaux externes à des photodétecteurs pour la détection, Extraction de signaux externes à partir des ondes lumineuses, et le traitement des données au besoin, C’est, Démodulation.
Donc, Ces deux technologies comprennent la technologie de détection par fibre optique pour la modulation et la démodulation, C’est, Comment moduler les paramètres du signal externe (à mesurer) dans la modulation de la fibre d’onde optique (ou la technologie de chargement) et comment extraire le signal externe qui a été modulé (mesuré) dans la technologie des ondes optiques pour la démodulation (ou détection).

Le principe de base des capteurs à fibre optique

Fibre optique est l’abréviation de fibre optique. Le composant principal de la fibre optique est le dioxyde de silicium, qui est composé d’un noyau à indice de réfraction élevé, un revêtement à faible indice de réfraction, et une couche protectrice. La mèche est un mince filament de verre d’un diamètre d’environ 0.1 Millimètres, dans lequel la lumière est entourée et se propage le long de l’axe. La découverte des capteurs à fibre optique est née de la pratique de la détection des interférences externes dans les fibres optiques. Pratiquement, Il a été constaté que les changements dans l’environnement externe peuvent entraîner des changements dans les paramètres de transmission internes des fibres optiques. Ces changements sont tous dus à l’influence de facteurs externes, ce qui a conduit au développement de la technologie de détection par fibre optique.

Les fibres optiques ont de nombreux paramètres externes à une certaine sensibilité. Le principe de la détection par fibre optique est la façon dont ces fibres affectent les fibres, Modulation de la lumière, et la zone d’interaction externe des paramètres mesurés atteignent la fonction de “Transmission”, et l’extérieur des paramètres mesurés, qui est l’étude de la “sentiment” des noyaux de capteurs à fibre optique.

Dans les systèmes de communication optique, La fibre optique est utilisée comme support pour la transmission à longue distance de signaux d’ondes optiques. Évidemment, dans cette application, plus les interférences externes sont faibles, meilleur est le signal optique transmis par la fibre optique. Toutefois, dans le processus réel de transmission optique, Les fibres optiques sont facilement affectées par des facteurs environnementaux externes, comme la température, pression, champs électromagnétiques, et autres affections externes, ce qui entraînera des modifications des paramètres des ondes optiques, comme l’intensité lumineuse, phase, fréquence, polarisation, longueur d’onde, etc. Donc, On peut voir que si les changements dans les paramètres des ondes optiques peuvent être mesurés, Nous pouvons connaître l’amplitude de diverses grandeurs physiques qui provoquent des changements dans les paramètres des ondes optiques, D’où l’émergence de la technologie de détection par fibre optique. La technologie de détection par fibre optique est une technique qui convertit des quantités physiques externes en signaux qui peuvent être directement mesurés à l’aide des caractéristiques sensibles des fibres optiques. Parce que les fibres optiques ne peuvent pas seulement être utilisées comme supports de propagation des ondes lumineuses, mais aussi comme paramètres caractéristiques (amplitude, phase, état de polarisation, longueur d’onde, etc.). Les ondes lumineuses peuvent être modifiées directement ou indirectement par des facteurs externes tels que la température, pression, filtrer, champ magnétique, champ électrique, déplacement, rotation, etc. Donc, Les fibres optiques peuvent également être utilisées comme éléments de détection pour détecter diverses grandeurs physiques.

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