Feartan agus buannachdan mothachairean fibre optic

Sensor teòthachd fibre optic, Siostam sgrùdaidh tuigseach, Neach-dèanamh fibre optic air a chuairteachadh ann an Sìona

Ann an tagraidhean innleadaireachd agus rannsachadh saidheansail, tha teòthachd na mheud iomraidh glè chudromach, ann an suidheachadh cudthromach. Tha mothachairean teothachd traidiseanta gu ìre mhòr air an dèanamh suas de thermocouples, semiconductors, agus aloidhean platinum, aig a bheil prionnsapalan tomhais sìmplidh agus cosgaisean ìosal. Uime sin, tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an tagraidhean practaigeach. An coimeas ri mothachairean teothachd traidiseanta, Bidh mothachairean teòthachd fibre optic a’ cleachdadh speactram sùghaidh cuid de stuthan gus atharrachadh le teòthachd, agus an uairsin mion-sgrùdadh a dhèanamh air an speactram a thèid a ghluasad le fibre optic gus atharrachaidhean teothachd a thomhas ann an àm fìor. Tha an cruinneas tomhais aige nas àirde agus tha a chugallachd comasach atharrachadh ann an àm fìor.

Tha feartan meud beag aig mothachairean fibre optic, cuideam aotrom, cugallachd àrd, gun eadar-theachd electromagnetic, agus strì an aghaidh corrach an coimeas ri mothachairean eile, a’ dèanamh an raon tagraidh aca farsaing, a’ toirt a-steach dìon nàiseanta, eaconamaidh nàiseanta, agus beatha làitheil dhaoine. Tha iomadh seòrsa de luchd-mothachaidh teòthachd fibre optic, sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach mothachairean teòthachd grating fibre optic, fiber optic FabryPerot mothachaidhean teòthachd interferometric, mothachaidhean teòthachd fluorescence fibre optic, Luchd-mothachaidh teòthachd Raman fiber optic, etc.

Feartan agus buannachdan mothachairean fibre optic

Tha mothachairean fibre optic nan innealan stèidhichte air snàithleach optigeach a thathas a’ cleachdadh gus meudan a lorg, mar as trice teòthachd no cuideam meacanaigeach, ach uaireannan cuideachd a 'gabhail a-steach gluasad, crith, cuideam, luathachadh, cuairteachadh (air a thomhas le bhith a’ cleachdadh gyroscopes optigeach stèidhichte air buaidh Sagnac), no dùmhlachd de stuthan ceimigeach. Is e prionnsapal coitcheann an inneal seo an solas bho leusair (mar as trice leusair freumhag aon tricead) no bho stòr superlight air a chuir tro fiber, a’ dol tro atharrachaidhean beaga anns na paramadairean aige anns na gràinean fiber no aon no barrachd snàithleach Bragg, agus an uairsin ruigidh e an inneal lorgaidh airson na h-atharrachaidhean sin a thomhas.

Sensor a nì eadar-dhealachadh eadar factaran a-staigh agus a-muigh. Is e an sensor gnèitheach am fibre optic fhèin (a dh’ fhaodadh a bhith na fhoirm atharraichte, leithid grating Bragg anns a bheil e) mar an sensor. Bidh mothachairean bhon taobh a-muigh a’ cleachdadh snàithleach optigeach a-mhàin gus solas a chuir gu no bhon fhìor sensor.

Tha mòran de luchd-mothachaidh fibre optic stèidhichte air aon snàithleach, fhad ‘s a bhios mothachairean fibre optic eile gan dèanamh le bhith a’ cleachdadh bagaichean snàithleach. Mar eisimpleir, tha mothachairean taobh a-muigh ann far a bheil cuid de sholas soillseachaidh air a chuir chun sampall tro chuid de snàithleach optigeach den ghiùlan, agus tha an solas a tha air a nochdadh no an fhuaim-fhuaimneach air a chleachdadh air a chuir air ais tro snàithleach optigeach eile.

An coimeas ri seòrsachan eile de luchd-mothachaidh, Tha mòran bhuannachdan aig mothachairean fiber optic:

Tha iad air an dèanamh suas de stuthan insulation dealain (gun fheum air càbaill), a tha gan dèanamh freagarrach airson an cleachdadh ann an àrainneachdan bholtaids àrd, Mar eisimpleir.
Faodar an cleachdadh gu sàbhailte ann an àrainneachdan spreadhaidh oir chan eil cunnart ann gum bi sradagan dealain eadhon ma bhios uireasbhaidhean ann..
Chan eil buaidh eadar-theachd electromagnetic orra (EMI), agus cha toir eadhon stailcean dealanaich faisg air làimh clisgeadh dealain air innealan eile.
Faodaidh na stuthan aca a bhith fulangach gu ceimigeach, a’ ciallachadh nach bi iad a’ truailleadh na h-àrainneachd mun cuairt orra agus nach eil iad fo smachd creachaidh.
Tha raon teòthachd obrachaidh gu math farsaing aca (tòrr nas fharsainge na dh’ fhaodadh a bhith aig mòran innealan dealanach).
Tha gnìomh ioma-fhillte aca: faodar ioma-mhothadairean ann an aon loidhne fibre optic a cheasnachadh tro aon stòr solais.
sensor bragg grating fiber

Mar as trice bidh mothachairean fibre optic stèidhichte air gràinean fiber Bragg. Tha am prionnsapal bunaiteach de iomadh fibre optic sensaran gu bheil an tonn-tonn Bragg (i.e. an tonn meòrachaidh as àirde) den snàithleach Tha grating Bragg an urra chan ann a-mhàin air àm grating Bragg, ach cuideachd air teòthachd agus cuideam meacanaigeach.

Airson mothachairean cuideam optigeach stèidhichte air snàithleach silica, tha freagairt bloigh tonn-tonn Bragg gu strain timcheall 20% nas lugha na an cuideam fhèin, leis gu bheil buaidh dhìreach strain air a lughdachadh gu ìre le lughdachadh clàr-amais ath-tharraingeach. Tha buaidh teòthachd faisg air a’ bhuaidh teòthachd ris a bheil dùil bho leudachadh teirmeach fa leth. Faodar buaidhean cuideam agus teòthachd a chomharrachadh tro dhiofar dhòighean (leithid a bhith a’ cleachdadh slatan-fiosrachaidh nach eil fo bhuaidh cuideam, no a 'toirt còmhla diofar sheòrsaichean de fiber Bragg gratings) gus an dà mheud fhaighinn aig an aon àm.

Dè as urrainn a bhith na rùn airson mothachadh fìor-ghlan μ An raon de s (i.e., tha an eadar-dhealachadh faid coimeasach grunn thursan 10-6), agus is dòcha nach bi an cruinneas mòran nas ìsle. Airson tomhais fiùghantach (leithid phenomena acoustic), tha e comasach coileanadh nas fheàrr a choileanadh na 1n taobh a-staigh leud-bann 1Hz ε Sensitivity of.

Tha sensor laser grating Bragg ann cuideachd, a bhios a’ cur an sàs leusair snàithleach anns a bheil dà chliath agus snàithleach doped talmhainn tearc eatarra. Air neo, faodaidh FBG agus meòrachan bann-leathann a bhith air an taobh eile. Nuair a thèid solas pumpaidh a thoirt seachad, bidh an inneal seo a’ toirt a-mach toradh le tonn-tonn faisg air tonn-tonn Bragg.

Mothachadh leth-sgaoileadh

Faodaidh mòran de luchd-mothachaidh grating ceangailte sreath a bhith ann an aon fibre optic (faic gu h-àrd) gus sùil a chumail air an teòthachd agus cuairteachadh cuideam air feadh an fiber optic gu lèir. Canar mothachadh leth-sgaoileadh ris an seo. Tha diofar dhòighean ann airson fuasgladh fhaighinn air ìrean fa leth (a bharrachd air cuid de shuidheachaidhean air feadh an t-snàithleach):

Ann an innleachd ris an canar iomadachadh roinn tonn-tonn (WDM) no reflectometer àrainn tricead optigeach (OFDR), tha tonnan Bragg beagan eadar-dhealaichte aig gratings. Faodar an aonad ceasnachaidh ann an leusair tun-tonn a ghleusadh ri tonn-tonn grating sònraichte, agus tha an sealladh tonn-tonn as àirde a’ riochdachadh buaidh cuideam no teòthachd, Mar eisimpleir. Air neo, stòran solais bann-leathann (leithid superemitters) faodar a chleachdadh ann an co-bhonn ri photodetectors sganadh tonn-tonn (leithid fibre optic Fabry P e rot stèidhichte) no spectrometers stèidhichte air CCD.. Ann an suidheachadh sam bith, mar as trice tha an àireamh as motha de ghathan eadar 10 agus 50, cuibhrichte le raon gleusaidh no leud-bann an stòr solais agus an ùine tonn-tonn a dh’ fheumar airson gach grating fiber.
Teicneòlas eile ris an canar Time Division Multiplexing (TDM) a’ cleachdadh an aon ghreim meòrachaidh lag gus ceasnachadh le buillean aotrom goirid. An uair sin, tha na faileasan bho dhiofar lannan air an comharrachadh leis na h-amannan ruighinn aca. Mar as trice bidh iomadachadh roinn ùine air a chur còmhla ri iomadachadh roinneadh tonn-tonn gus an àireamh de shianalan eadar-dhealaichte iomadachadh le ceudan no eadhon mìltean.
Leigidh suidsichean optigeach le daoine taghadh eadar diofar chuairtean fibre optic, ag àrdachadh an àireamh de luchd-mothachaidh a dh’ fhaodadh a bhith ann.
Mothachadh air a chuairteachadh

Cha bhith mothachairean fibre optic eile a’ cleachdadh gràinean fiber Bragg mar luchd-mothachaidh, ach an àite sin cleachd am freumhag fhèin. An uair sin, faodaidh am prionnsapal mothachaidh a bhith stèidhichte air sgapadh Rayleigh, Raman a 'sgapadh, or Brillouin sgapadh. Mar eisimpleir, Is e meòrachaidh raon-tìm optigeach dòigh a bhios a’ cleachdadh comharran lorg cuisle gus faileasan lag a lorg. Mar eisimpleir, faodar eisimeileachd teòthachd no cuideam gluasad tricead Brillouin a chleachdadh cuideachd.

Ann an cuid de chùisean, is e an tomhas tomhaiste cuibheasachd an fhaid fiber gu lèir. Tha an aon rud a 'buntainn ri cuid de luchd-mothachaidh teòthachd, ach cuideachd gu interferometers Sagnac air an cleachdadh mar gyroscopes. Ann an cùisean eile, tomhas meudan co-cheangailte ri suidheachadh (leithid teòthachd no cuideam). Canar mothachadh sgaoilte ris an seo.

Airson fiosrachadh nas mionaidiche, thoir sùil air na h-artaigilean air mothachaidhean teothachd optigeach agus mothachairean cuideam optigeach

Dòighean eile

A bharrachd air na dòighean gu h-àrd, tha mòran theicneòlasan eile ann. Tha cuid de na h-eisimpleirean:

Faodar gratings fiber Bragg a chleachdadh airson mothachairean fiber optic interferometric, far nach eilear gan cleachdadh ach mar luchd-meòrachaidh agus tha an gluasad ìre tomhais air a chruthachadh leis an raon fiber eatarra.
Tha sensor laser grating Bragg ann, far a bheil an grating mothachaidh a’ cruthachadh sgàthan deiridh an resonator laser fiber, a tha a’ toirt a-steach, Mar eisimpleir, cuid de fhiodh le dop erbium a gheibh solas pumpaidh 980nm tro loidhnichean fiber. Tha tonn-tonn Bragg an urra ri factaran leithid teòthachd no cuideam, a’ dearbhadh tonn-tonn sgaoilidhean laser. Tha mòran atharrachaidhean eile aig an dòigh seo, air sgàth an loidhne bheag de leusair freumhag seo, tha fuasgladh fìor àrd agus cugallachd àrd aige.
Ann an cuid de chùisean, Thathas a’ cleachdadh gathan Bragg le paidhir mar interferometers fiber optic Fabry Perot, a dh’ fhaodadh dèiligeadh gu sònraichte mothachail ri buaidhean bhon taobh a-muigh. Faodar interferometers Fabry Perot a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh dhòighean eile, leithid beàrnan èadhair caochlaideach ann am freumhagan optigeach.
Tha gathan fiber Bragg ùine fhada gu sònraichte feumail airson mothachadh ioma-pharamadair, leithid teòthachd agus cuideam, agus cuideachd airson mothachadh cuideam le glè bheag de chugallachd ri atharrachaidhean teothachd.
tagradh

Fiù 's an dèidh bliadhnaichean de leasachadh, chan eil mothachairean fibre optic fhathast air soirbheachadh mòr malairteach a choileanadh oir eadhon le cuid de chuingealachaidhean, tha iad duilich teicneòlasan aibidh a chuir an àite. Ge-tà, airson cuid de raointean tagraidh, tha mothachairean fibre optic air an aithneachadh mar theicneòlas le comasan fìor inntinneach. Tha seo gu sònraichte freagarrach airson àrainneachdan cruaidh, leithid mothachadh ann an innealan le cuideam àrd agus cumhachd àrd no àmhainnean microwave. Faodar mothachairean bragg a chleachdadh cuideachd gus sùil a chumail air suidheachadh ann an sgiathan itealain, rothan-gaoithe, drochaidean, damaichean mòra, tobraichean ola, agus pìoban. Bithear uaireannan a’ toirt iomradh air togalaichean le mothachairean fibre optic aonaichte “structaran snasail”;