A száloptikai rácsérzékelők elve és jellemzői

Az elmúlt években, a száloptikai technológia gyors fejlődésével, Számos új típusú szál és száloptikai eszköz jelent meg. Ugyanakkor, különböző új fényforrások és száloptikai detektorok használatával, A száloptikai érzékelési technológia áttörést ért el a technológiai fejlődésben és a gyakorlati alkalmazásokban.

Száloptikai érzékelők, az optikai szálak fontos alkalmazásaként, kis méretük miatt egyre nagyobb figyelmet kapnak, könnyű súly, és nagy érzékenység. Páratlan előnyeik vannak a mágneses mező interferenciájának megelőzésében, korrózió, Vízszigetelés, valamint magas hőmérséklet- és nyomásállóság a hagyományos elektronikus érzékelőkhöz képest.
A száloptikai rácsérzékelő technológia a száloptikai érzékelési technológia területének fontos ága. Érzékelési elve az, hogy a száloptikai rács középső hullámhossza a külső fizikai paraméterek változása miatt eltolódik. A száloptikai rács középső hullámhosszának méretének ellenőrzésével, A fizikai paraméterekre vonatkozó konkrét információk beszerezhetők, ezáltal elérve az érzékelést. A száloptikai rácsérzékelő egy hullámhossz-modulált száloptikai érzékelő, amely, A hagyományos száloptikai érzékelők jellemzői mellett, nagyobb mérési pontossággal rendelkezik, jobb felbontás, és alkalmasabb elosztott mérésre.

Elve és alkalmazási jellemzői Fiber Bragg rácsérzékelők

A fény indukálta hatása miatt, A germániummal adalékolt szálakban rácshatás keletkezhet, ami a világ első szálrácsának sikeres gyártását eredményezte. Azóta, Az alapelvek, Gyártási módszerek, és a szálas Bragg rácsok gyakorlati alkalmazásait számos kutató széles körben tanulmányozta.
Az optikai szálak fő anyaga kvarc, amely egy magrétegből és egy burkolórétegből áll, és a külső réteget egy bevonó réteg védi. A magréteg doppingolásával, a törésmutató (n1) a magréteg nagyobb, mint a burkolórétegé (n2), optikai hullámvezetőt képezve, ahol a fény terjedhet a magrétegen belül. Ha az optikai szálat külső tényezők modulálják, A magréteg törésmutatója időszakos változásokon megy keresztül, szálrács kialakítása. A fázismaszk módszer jelenleg a legkényelmesebb és leghatékonyabb módszer a szálas Bragg rácsok előállítására, a gyártási folyamat egyszerűsítése és a termelési költségek csökkentése. Különböző típusú szálas Bragg rácsok vannak, amelyek közül a tipikus a szálas Bragg rács (FBG), amely egyben az egyik legkorábban kifejlesztett és legszélesebb körben használt szálas Bragg rács.

A Fiber Bragg rács alapvető érzékelési elvei

Térbeli fázisrács kialakításával a száloptikai magon bizonyos módon, amikor a fény áthalad a száloptikai rácson, Az üzemmód-csatolás a száloptikai magmódok előre és hátra átvitele között történik, a száloptikai mag üzemmód előremenő átvitelének átvitele a száloptikai mag üzemmód visszafelé történő átvitelére. Az, a beeső fény, amelynek hullámhossza visszaverődik a száloptikai rács közepén (λ B) tükröződik, and the center reflection wavelength of the fiber optic grating is affected by strain and temperature. A száloptikai rács középső reflexiós hullámhosszának nagyságának figyelemmel kísérésével, megfelelő alakváltozás- és hőmérséklet-érzékelés érhető el. Egyéb fizikai paraméterek, például nyomás, elmozdulás, stb. átalakítható olyan tényezőkké, mint a hőmérséklet vagy a nyomás, amelyek közvetlenül befolyásolják a száloptikai rácsot
Ezzel, szálas Bragg rácsok különböző fizikai paraméterek érzékelésére használhatók.

A száloptikai rácsok alkalmazási jellemzői

A szálas Bragg rácsok anyag- és szerkezeti jellemzői alapján, valamint érzékelési elveik, Számos jelentős előnyük van.

(1) Kis méret, könnyű súly, egyszerű szerkezet, és változó megjelenés.

Általában, szálas Bragg rácsok csak 3-5 cm hosszú és könnyű szálas. A szálas Bragg rácsérzékelő fej egy kicsi, hajlékony, és hordozható eszköz, amely a szálas Bragg rácsérzékelők tényleges használatának megfelelően csomagolható a különböző érzékelési igények kielégítésére.

(2) Jó kémiai stabilitás.

A száloptikai rács fő összetevője a szilícium-dioxid, amely jó kémiai stabilitással rendelkezik. Következésképpen, A száloptikai rácsérzékelők erős korrózióállósággal rendelkeznek, és alkalmasak kémiai korrózióval járó zord környezetekben, valamint különböző biológiai környezetek.

(3) Jó fizikai stabilitás.

A száloptikai rácsok fő összetevője a szilícium-dioxid, Tehát a száloptikai rácsok elektromosan szigetelnek, vízálló, és ellenáll a magas hőmérsékletnek és a magas nyomásnak.

(4) Nem befolyásolja az elektromágneses interferencia.

A száloptikai rácsok működési elve miatt, Jellemzőjük, hogy immunisak az elektromágneses interferenciára, és különösen alkalmasak nagy sugárzási intenzitású, zord környezetben, például orvosi kimutatás speciális környezetben, például mágneses magvizsgálatok során.

(5) Magas érzékenység.

A Fiber Bragg rács az érzékelést a központ visszavert hullámhosszának változásainak megfigyelésével éri el, ami nagy mérési érzékenységet eredményez. Számos orvosi észlelés rendkívül kis változása miatt, Néhány hagyományos érzékelő nem tudja mérni a változásokat. Következésképpen, a szálas Bragg rács ezen jellemzője biztosítja annak alkalmazhatóságát az orvostechnikai eszközök érzékelése területén.

(6) Nagy mérési pontosság.

A száloptikai rács érzékelési elve alapján, más tényezők, például fényforrások nem befolyásolják, és mérési pontossága magas. Azonban, Az orvosi érzékelők magas követelményeket támasztanak a mérési pontossággal szemben, ami a száloptikai rács jellemzőit jobban megfelel az orvosi érzékelők mérési pontossági követelményeinek.

(7) Elosztott valós idejű mérés.

Több multiplexelési technika használható több szálas Bragg rács soros csatlakoztatására, elosztott érzékelő hálózat kialakítása több pont fizikai mennyiségének mérésére. A mérési adatok valós időben kerülnek továbbításra a detektorhoz optikai szálakon keresztül, végső soron több fizikai mennyiség valós idejű észlelése. Ez a funkció megfelel az orvosi érzékelők többparaméteres mérésének követelményeinek.

(8) Széles mérési tartomány.

A szálas Bragg rácsok szerkezetének és csomagolásának megtervezésével, különböző fizikai paraméterek, például alakváltozás, hőmérséklet, nyomás, forgási sebesség, pH-érték, és a páratartalom mérhető.

Száloptikai hőmérséklet-érzékelő, Intelligens felügyeleti rendszer, Elosztott száloptikai gyártó Kínában