背景
在过去的几十年中,光纤技术彻底改变了电信行业,vwin真人娱乐使大容量、远距离通信和网络惊人地低成本。vwin真人娱乐光纤也扮演了重要的角色在许多其他应用程序:它们被用来提供精密光标记和切割;作为一个实际,大功率,high-coherence激光源;成像系统;作为一种手段,在难以接近的地方不提提供照明的人造圣诞树可疑的味道(诚然,春节期间出现在我们的实验室)。
甚至在光纤在电信行业做大vwin真人娱乐,光纤技术展示工业和环境遥感领域的承诺。数十年的研究正在转化为安全、精确的光纤测量仪器,包括陀螺仪、温度探测器、水听器和化学监测。事实上,光纤传感vwin真人娱乐器发现应用程序从铁路、隧道和桥梁工业烤箱和废物处理系统。
纤维工业和环境感知使用光纤传感中另一个令人兴奋的增vwin真人娱乐长领域的通用技术。例如,唯一纪律传感的更广泛的领域内,都有自己的精力充沛的一系列会议。在这些会议上,研究人员描述潜在的技术测量从血糖水平到引力波。一些想法已经从实验室到传感器技术的高度竞争的市场。光纤传感应用的使用实际vwin真人娱乐上早在通信网络中的应用。它开始发展,在1960年代中期,“Fotonic”传感器,bundle-based设备测量距离和位移,尤其是在机床行业。虽然Fotonic与短暂的职业生涯是一个不完美的技术,传感器引起了全民的想象背后的思想研究社区。
介绍光纤传感器vwin真人娱乐
机制
基本原理很简单(如下图所示):喂光进入光纤;安排的光调制与感兴趣的参数根据其互动;然后传输调制光回到监视点。有多种方法去对每个船鞋特别的方法用于调节轻而这是技术的本质。
优势
vwin真人娱乐光纤传感器相对其他传感技术提供了许多优势。也许最重要的是,这些传感器不受电磁传感器,可以通过光纤连接访问很久distances-sometimes扩展到几十公里。纤维也本质安全在危险的环境中。此外,他们在化学上是被动的,物理尺寸小,机械地兼容的操作环境。
缺点
不可避免的是,这些传感器也有缺点。数据解释与某些应用程序是很困难的,例如,和开发用户信心和监管验收可能是一个漫长的过程。与高带宽通信,光导纤维是无可争议的领先技术,有许多其他选项可用在传感领域;光导纤维很少明显choice-although可以很好。
功能与应用
vwin真人娱乐光纤传感器时非常通用的基于环境敏感干涉仪时,使用光纤架构或监控coloror wavelength-sensitive行为。前者包括干涉仪动态压力测量领域(例如水听器和铁板,铁板)和萨尼亚克干涉仪旋转;后者包括几乎所有的光谱,包括与中间试剂传感器基于交互(例如,一个酸/碱指示器)——被称为optrodes-and直接光谱测量气体、液体和固体。这个类别还包括环境敏感光谱过滤器,的光纤布喇格光栅(光纤光栅)是迄今为止最广为人知。
非常重要,但远不及obvious-modulation机制包含非弹性相互作用入射光,纤维本身的材料和纤维周围的环境。这些交互,其中拉曼和布里渊散射是最重要的,产生的光的光谱特性非线性改变沿着纤维转发和传播,更重要的是,向后的方向。事实上,光纤的生产能力可预测的反向散射的传感应用开辟了新的前景。传感器系统可以测量之间的延时反散射辐射的发射和返回可用于探测环境沿着纤维。这些所谓的分布式传感器技术是独一无二的光纤技术。vwin真人娱乐
分布式传感器便于测量的应变和温度在很长的交互,几十公里。此外,根据不同的时间处理调制发射光,应变或温度场可以解决超过足够的精度测量长度的1米,或在某些系统更少。同样,光纤传感器可以方vwin真人娱乐便地配置到多路复用配置点阵列的测量设备。每台设备只需要一个光学激励网络来源。这种多元化的能力通常多达几百审讯点是光纤传感器的另一个特色。vwin真人娱乐
vwin真人娱乐光纤传感器在实践中
传感领域充满了特殊技术解决专家应用程序,和光纤传感也不例外。即使同样的技术可以用来解决一系列需求,个别设备可以根据特定的应用程序及其需求的不同,有很大的准确性、稳定性、分辨率、制造体积和一系列相互依赖的参数。
分布式温度传感
在几十年前,拉曼分布式温度传感(DTS)探针成为基于光纤传感的原型系统(DTS概念如下图所示)。这个探针能够测量温度1℃的准确性和可重复性测量长度1米左右的审讯和总长度的数万公里在测量时代的一分钟。DTS是一个强大的工具来测量在隧道和管道温度变化。现在很多系统都安装在地下铁路、公路隧道和大型工业烤箱。其他系统已被放置在大电机,这可能是在故障条件下容易过热。
DTS的主要好处是,这项技术相当于成千上万的热电偶,间隔在m间隔延长测量结构。与其他温度传感系统、电线、网络和驱动可以是不现实的,尤其是在本质安全的地区可能是重要的。然而,随着DTS,用户可以简单地推出纤维和附加在一个安全的地方。多路复用网络也可能非常重要,尽管他们还没有建立商业利基DTS享有。网络的光纤光栅写在一个纤维长度都进行了广泛的评估的压力和/或温度传感器阵列负载和状态监测,尤其是碳纤维复合结构。通常被称为“智能建筑”,这些传感器阵列促进运营数据的收集、桥梁等结构的飞机。
原则上,这些数据可用于确定结构的完整性。但在实践中,这仍是困难重重。当然研究者和工程师可以收集大量的数据,但如何解释这些数据是相当大的争论的主题。其目的是表示结构完整性的可靠指标。然而,开发用户信心和监管验收是一个旷日持久的过程。环境监控也是另一个多路复用系统的潜在应用。在垃圾填埋场甲烷气体的生成是一个重要的指标的安全网站和厌氧分解过程的进展发生。监测甲烷气体浓度测量系统在网站与维度10公里的顺序提供连续评估的好处,因此改善操作,特别是当methane-an极其活跃的温室气体被用来产生几兆瓦的电力。
vwin真人娱乐光纤系统,目标这个应用程序显示巨大的承诺;他们是基于小吸收细胞使用单模光纤链接审问。随着环保法规日趋紧张,这样的系统提供了一个潜在的技术监测废物处理业务。使用这种方法,多路复用系统地址200多个传感器从单个激光源是可行的。然而,就像光纤光栅应变传感器阵列,如何处理所有的数据问题,这些系统获取是令人费解的。此外,这个系统将潜在的环境立法和监管标准是一个耗时的过程。
vwin真人娱乐光纤陀螺仪
有地区光纤传感器已经开始建立自己的自然选择。vwin真人娱乐他们极其竞争水听器和铁板,在多路复用数组。作为一个个体传感元件,vwin真人娱乐光纤陀螺仪可以说是最成功的。(光纤vwin真人娱乐陀螺仪是如下图所示)。
陀螺仪测量旋转在惯性空间;他们是必不可少的乐器在导航和定位系统和稳定的设备广泛用于飞机和船只。光纤陀螺vwin真人娱乐仪是基于光纤实现萨尼亚克interferometer-which第一次证明了几乎一个世纪前。萨尼亚克干涉仪背后的想法很简单。光从分束器在两个方向上循环和循环旋转。途中在循环中的光分束器,光旋转方向相同的分束器有一个小远比光去对分束器的方向旋转。因此,有一个小光束之间的时间延迟的两个方向旋转他们的到来在分束器。这个时间延迟可以作为光学测量interferometrically阶段。
这一概念的实现光纤形式需要一些优雅的光学和细致的工程。vwin真人娱乐大约十年的努力取得了高度精密旋转测量仪器具有很高的可靠性。可靠性在于,与机械陀螺仪(甚至环形激光器系统,这也是基于萨尼亚克效应),光纤陀螺仪没有机械运动部件。vwin真人娱乐此外,光纤陀螺仪的比例因子是独立的机械加速度,与机械纺车技术更成熟。vwin真人娱乐此外,光纤陀螺仪可以配置的不同版本vwin真人娱乐满足不同需求的准确性、寿命和环境宽容。几十万光纤陀螺仪每年生产和销售。vwin真人娱乐
另一个成功的光纤传感器,发现广泛应用在vwin真人娱乐土木工程代表作(法语缩写使用光纤监测结构)系统。这白光光纤迈克耳孙干涉仪作为精密伸长计在测量长度到几十米,长期稳定和精密机械读数测量微米。
受激布里渊散射是用于分布式应变测量,特别是在安装光纤通信电缆在地震多发地区。vwin真人娱乐在生物医药、成功的体内系统评估人类胃果汁,都成为了有用的诊断工具。有许多人。
光纤传感器的未来vwin真人娱乐
vwin真人娱乐光纤传感器继续吸引。光子学在其他领域,研究者们正在兴奋的前景成型新技术的传感和设备上下文。光子晶体和光子晶体纤维interesting-although研究者几乎没有开始找出如何解释这些前景有些正交传感器系统环境。基于光纤技术的大功率激光使特别是创新材料的非线性特性。vwin真人娱乐光纤锥无vwin真人娱乐疑会再次出现作为调查研究微观结构,甚至纳米尺度。
创新计算和扩展的可用性数据处理能力也将有助于提高我们的能力来解释数据从大型数组类似的传感器和导致有用的互补组合传感器。也有机会与光学微机电系统,虽然这些尚未崭露头角光纤传感器技术。利用光纤传感器技术将继续扩大,缓vwin真人娱乐慢而稳定。并行,研究社区将继续研究新的工具和寻找机会去应用它们。
文章来源:http://www.fiberopticshare.com/applications-and-advances-of-fiber-optic-sensors.html
