OtticoFiberSensingSystem
Il sistema di rilevamento in fibra ottica è iniziato nel 1977 e si è sviluppato rapidamente con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione in fibra ottica. Il sistema di rilevamento delle fibre ottiche è un indicatore importante per misurare il grado di informazione in un paese. Dall'Hangzhou Internet of Things and Sensing System Application Forum, il sistema di rilevamento della fibra ottica è stato ampiamente utilizzato nelle imprese militari, di difesa, aerospaziali, industriali e minerarie, nella protezione dell'energia e dell'ambiente, nel controllo industriale, medico e sanitario, nella misurazione e nei test, nell'edilizia, negli elettrodomestici e in altri campi. un vasto mercato. Ci sono centinaia di sistemi di rilevamento in fibra ottica nel mondo, come temperatura, pressione, flusso, spostamento, vibrazioni, rotazione, piegatura, livello del liquido, velocità, accelerazione, campo sonoro, corrente, tensione, campo magnetico e radiazione. Rilevamento.
La larghezza di banda della frequenza di lavoro in fibra ottica, ampia gamma dinamica, adatta per il controllo remoto di telemetria, è un'eccellente linea di trasmissione a bassa perdita; in determinate condizioni, la fibra ottica è particolarmente facile da accettare la misurazione o il carico sul campo, è un eccellente componente sensibile; la fibra ottica stessa non è carica, di piccole dimensioni, leggera, facile da piegare, interferenza anti-elettromagnetica, buona resistenza alle radiazioni, particolarmente adatta per l'uso in ambienti difficili come infiammabile, esplosivo, spazio vincolato e forti interferenze elettromagnetiche. Pertanto, la tecnologia di rilevamento in fibra ottica ha ricevuto grande attenzione sin dalla sua nascita, ed è stata ricercata e applicata in quasi tutti i campi, diventando il precursore della tecnologia di rilevamento e promuovendo il vigoroso sviluppo della tecnologia di rilevamento.
Rilevamento della fibra ottica, compresa la percezione e la trasmissione di segnali esterni (misurati). La cosiddetta percezione (o sensibilità) si riferisce ai parametri caratteristici fisici dell'onda luminosa trasmessa dal segnale esterno secondo la sua legge mutevole, come l'intensità (potenza), la lunghezza d'onda, la frequenza, la fase e lo stato di polarizzazione, e il cambiamento del parametro ottico misurato è "Percepire" i cambiamenti nei segnali esterni. Questa "percezione" è essenzialmente un segnale esterno che modula le onde luminose che si propagano nella fibra in tempo reale. La cosiddetta trasmissione significa che la fibra ottica trasmette l'onda ottica modulata dal segnale esterno al fotodetetico per il rilevamento, estrae il segnale esterno dall'onda ottica ed esegue l'elaborazione dei dati secondo necessità, cioè la demodulazione. Pertanto, la tecnologia di rilevamento in fibra ottica include sia tecniche di modulazione che di demodulazione, vale a dire, come il segnale esterno (misurato) modula i parametri dell'onda ottica nella fibra ottica (o tecnica di caricamento) e come estrarre il segnale esterno dall'onda luminosa modulata (tecnica di demodulazione (o tecnica di rilevamento) misurata).
La porzione del segnale esterno che modula i parametri ottici nella fibra di rilevamento è chiamata regione di modulazione. In base alla relazione tra l'area di modulazione e la fibra ottica, la modulazione può essere divisa in due categorie. Un tipo è la modulazione funzionale e l'area di modulazione si trova nella fibra ottica. Il segnale esterno modula l'onda ottica cambiando direttamente alcuni parametri caratteristici di trasmissione della fibra ottica. Tale sensore in fibra ottica è chiamato tipo funzionale (fibra funzionale, tipo FF in breve) o sensore in fibra ottica di tipo intrinseco, e diventa anche un sensore di tipo modulazione interno, e la fibra ottica ha le funzioni di "trasmissione" e "rilevamento". La fibra ricevente accoppiata alla sorgente luminosa e la fibra ricevente accoppiata al fotodetetico sono una fibra continua chiamata fibra di rilevamento, quindi il sensore di fibra funzionale è anche chiamato sensore di fibra completamente o fibra di rilevamento. L'altro tipo è la modulazione non funzionale. L'area di modulazione è al di fuori della fibra ottica. Il segnale esterno è modulato dal dispositivo di modulazione esterno all'onda ottica che entra nella fibra ottica. Questo tipo di sensore di fibra ottica è chiamato fibra non funzionale (NFF) o estrinseco. Il tipo di sensore in fibra ottica, la fibra trasmittiva e la fibra ricevente servono solo a trasmettere onde luminose, che sono chiamate fibre trasmittenti di luce, e non hanno continuità. Pertanto, il sensore in fibra ottica non funzionale è anche chiamato sensore di fibra trasmiminte di luce o sensore di fibra modulato esternamente.
In base al cambiamento dei parametri caratteristici fisici dell'onda luminosa modulata dal segnale esterno, la modulazione dell'onda luminosa può essere divisa in cinque tipi: modulazione dell'intensità della luce, modulazione ottica della frequenza, modulazione ottica della lunghezza d'onda, modulazione ottica di fase e modulazione di polarizzazione.
Poiché ogni fotodetetico esistente può rispondere solo all'intensità della luce e non può rispondere direttamente al segnale di modulazione di frequenza, lunghezza d'onda, fase e polarizzazione della luce, deve essere convertito in un segnale di intensità con una tecnica di conversione. Ricevere e implementare il rilevamento.
Classificazione delle applicazioni della tecnologia di rilevamento delle fibre ottiche
Modulazione dell'intensità luminosa
L'enfasi della luce è un metodo di modulazione relativamente semplice e ampiamente utilizzato nella tecnologia di rilevamento in fibra ottica. Il principio di base è quello di utilizzare il disturbo del segnale esterno (misurato) per cambiare l'intensità (cioè la modulazione) della luce (luce ad ampio spettro o luce specifica della lunghezza d'onda) nella fibra, quindi misurare l'intensità della luce di uscita (demodulazione) per ottenere il segnale esterno. Misura.
Modulazione di fase
La modulazione ottica di fase si riferisce al cambiamento della fase dell'onda luminosa che si propaga nella fibra ottica secondo una certa legge del segnale esterno (misurata), e la quantità di cambiamento della fase ottica riflette la quantità esterna misurata.
Esistono generalmente tre tipi di modulazione ottica di fase utilizzati nella tecnologia di rilevamento in fibra ottica. Un tipo è la modulazione funzionale, e il segnale esterno cambia le dimensioni geometriche e l'indice di rifrazione della fibra di rilevamento attraverso l'effetto deformazione di forza, l'effetto deformazione termica, l'effetto luce elastica e l'effetto termo-ottico della fibra ottica, causando così il cambiamento di fase ottica nella fibra ottica. Per ottenere la modulazione della fase ottica. Il secondo tipo è la modulazione dell'effetto Sagnac. Il segnale esterno (rotazione) non modifica i parametri della fibra stessa. Invece, la fibra circolare nel campo inerziale viene ruotata per generare la corrispondente differenza di percorso ottico tra i due fasci che si propagano in direzioni opposte. Modulazione della fase ottica. Il terzo tipo è la modulazione non funzionale, cioè la modulazione della fase ottica nella fibra ottica cambiando la differenza del percorso d'onda ottico nella fibra ottica al di fuori della fibra di rilevamento.
Modulazione di polarizzazione
La modulazione di polarizzazione significa che il segnale esterno (misurato) causa una deflessione regolare (rotazione ottica) o una birifrangenza del piano di polarizzazione dell'onda luminosa nella fibra in un certo modo, causando così un cambiamento nella caratteristica di polarizzazione della luce, rilevando un cambiamento nello stato di polarizzazione della luce. Si può misurare che il mondo esterno è misurato.
Modulazione della lunghezza d'onda
Il segnale esterno (misurato) cambia la lunghezza d'onda della luce trasmessa nella fibra ottica attraverso la selezione della frequenza, il filtraggio, ecc., e il cambiamento di lunghezza d'onda misurato può essere rilevato e misurato. Questo tipo di modulazione è chiamato otticamodulazione della lunghezza d'onda.
I metodi attuali per la modulazione ottica della lunghezza d'onda sono principalmente la selezione ottica della frequenza e il filtraggio. I metodi convenzionali di modulazione ottica della lunghezza d'onda includono principalmente tecniche di modulazione esterna come il filtraggio interferometrico F-P, il filtraggio birifrangente di polarizzazione riot e varie selezioni spettrali di spostamento. Negli ultimi 20 anni, in particolare la tecnologia di filtraggio delle griglie in fibra sviluppata rapidamente negli ultimi anni ha aperto nuove prospettive per la tecnologia di modulazione della lunghezza d'onda ottica funzionale.
Tipo di modulazione di frequenza
Modulazione ottica di frequenza significa che il segnale esterno (misurato) modula la frequenza dell'onda ottica trasmessa nella fibra ottica e l'offset di frequenza riflette il misurato. Attualmente, più metodi di modulazione sono usati nel metodo Doppler, cioè il segnale esterno modula la frequenza dell'onda ottica nella fibra ricevente attraverso l'effetto Doppler, che è una modulazione non funzionale.
Caratteristiche del sensore:
Elevata sensibilità e immunità alle interferenze elettromagnetiche. Poiché il sistema di rilevamento del sensore di fibra è difficile da interferire dal campo esterno e il segnale ottico non interagisce con l'onda elettromagnetica durante la trasmissione e non è influenzato da alcun rumore elettrico. Grazie a questa funzione, il sensore in fibra si ottiene nel rilevamento del sistema di alimentazione. ampiamente utilizzato.
La fibra ha una buona flessibilità e tenacità, quindi il sensore può essere trasformato in forme diverse in base alle esigenze di ispezione in loco.
La larghezza di banda della frequenza misurata e l'intervallo di risposta dinamica sono grandi.
Ha una forte portabilità e può essere trasformato in sensori di diverse quantità fisiche, tra cui campo sonoro, campo magnetico, pressione, temperatura, accelerazione, spostamento, livello del liquido, flusso, corrente, radiazione e così via.
È altamente incorporabile e facile da collegare con computer e sistemi in fibra ottica, semplificando l'implementazione della telemetria e il controllo del sistema.
Unpplicazione:
Tecnologia di rilevamento delle fibre ottiche nell'ispezione dell'ingegneria strutturale
Tecnologia di rilevamento della fibra ottica nel rilevamento dei ponti
Tecnologia di rilevamento delle fibre ottiche nella meccanica e nell'ingegneria geotecnica
Applicazione militare della tecnologia di rilevamento della fibra ottica