Odată cu dezvoltarea rapidă a fibrelor optice și a tehnologiilor de comunicație prin fibră optică, a apărut tehnologia de detectare a fibrei optice. De la naștere, senzorii cu fibră optică au fost dezvoltați rapid datorită dimensiunilor reduse, greutății ușoare, sensibilității ridicate, răspunsului rapid, capacității puternice de interferență anti-electromagnetică și ușurinței în utilizare și sunt utilizați pe scară largă în medicina chimică, industria materialelor, conservarea apei. și energie electrică, nave, mine de cărbune și inginerie civilă în diverse domenii. Mai ales astăzi, odată cu dezvoltarea rapidă a Internetului lucrurilor, starea tehnologiei de detectare a fibrei optice nu poate fi ignorată.
1 Principiul de bază și stadiul dezvoltării senzorilor cu fibră optică
1.1 Principii de bază și clasificare a senzorilor cu fibră optică
Tehnologia de detectare a fibrei optice este un nou tip de tehnologie de detectare dezvoltată în anii 1970. Când lumina se propagă printr-o fibră optică, este reflectată de lumină sub influența temperaturii exterioare, presiunii, deplasării, câmpului magnetic, câmpului electric și rotației. , efectele de refracție și de absorbție, efectul optic Doppler, efectele acusto-optice, electro-optice, magneto-optice și elastice etc., pot modifica direct sau indirect amplitudinea, faza, starea de polarizare și lungimea de undă a undei luminoase, astfel fibra Ca componentă sensibilă pentru a detecta diferite cantități fizice.
Senzorul cu fibră optică este compus în principal dintr-o sursă de lumină, o fibră de transmisie, un fotodetector și o parte de procesare a semnalului. Principiul de bază este că lumina de la sursa de lumină este trimisă către capul de detectare (modulator) prin fibra optică, astfel încât parametrii care trebuie măsurați interacționează cu lumina care intră în zona de modulație, rezultând proprietățile optice ale luminii ( cum ar fi intensitatea, lungimea de undă, frecvența luminii, faza, starea de polarizare etc. sunt modificate pentru a deveni lumină de semnal modulată, care este apoi trimisă la fotodetector prin fibra optică pentru a converti semnalul optic într-un semnal electric și în cele din urmă semnalul este procesat pentru a restabili mărimea fizică măsurată.Există multe tipuri de senzori cu fibră optică și, în general, pot fi clasificați în senzori funcționali (de tip senzor) și senzori de tip nefuncțional (de tip cu transmitere a luminii).
Senzorul funcțional se caracterizează prin capacitatea fibrei optice de a fi sensibilă la informațiile externe și capacitatea de detectare. Când fibra optică este utilizată ca componentă sensibilă, atunci când este măsurată în fibra optică, caracteristicile intensității, fazei, frecvenței sau stării de polarizare a luminii se vor schimba. Funcția de modulare este realizată. Apoi, semnalul de măsurat este obţinut prin demodularea semnalului modulat. În acest tip de senzor, fibra optică nu numai că joacă rolul de transmisie a luminii, ci joacă și rolul de „simț”.
Senzorii nefuncționali folosesc alte componente sensibile pentru a detecta modificările măsurate. Fibra optică acționează doar ca mediu de transmisie a informațiilor, adică fibra optică servește doar ca ghid de lumină [3]. În comparație cu senzorii electrici tradiționali, senzorii cu fibră optică au o puternică capacitate de interferență anti-electromagnetică, o izolație electrică bună și o sensibilitate ridicată, astfel încât sunt utilizați pe scară largă în diverse domenii, cum ar fi mediul, poduri, baraje, câmpuri petroliere, teste medicale clinice și siguranță alimentară. Testare și alte domenii.
1.2 Starea dezvoltării senzorilor cu fibră optică
De la nașterea senzorului de fibră, superioritatea și aplicarea sa largă au fost urmărite îndeaproape și foarte apreciate de toate țările din lume și a fost cercetată și dezvoltată în mod activ. În prezent, senzorii cu fibră optică au fost măsurați pentru mai mult de 70 de mărimi fizice, cum ar fi deplasarea, presiunea, temperatura, viteza, vibrația, nivelul lichidului și unghiul. Unele țări precum Statele Unite, Marea Britanie, Germania și Japonia s-au concentrat pe șase aspecte ale sistemelor de senzori cu fibră optică, sisteme digitale moderne de control al fibrei, giroscopii cu fibră optică, monitorizarea radiațiilor nucleare, monitorizarea motoarelor de aeronave și programe civile și au realizat anumite realizări.
Activitatea de cercetare a senzorilor cu fibră optică în China a început în 1983. Cercetările asupra senzorilor cu fibră optică de către unele universități, institute de cercetare și companii au condus la dezvoltarea rapidă a tehnologiei de detectare a fibrei optice. Pe 7 mai 2010, Peopleâs Daily a raportat că „tehnologia de detectare a fibrei optice distribuite în mod continuu, bazată pe efectul Brillouin”, inventată de Zhang Xuping, profesor la Școala de Inginerie și Management a Universității Nanjing, a promovat expertiza organizată. de către Ministerul Educaţiei. Grupul de experți în evaluare consideră în unanimitate că această tehnologie are o inovație puternică, deține o serie de drepturi independente de proprietate intelectuală și a atins nivelul de lider intern și la nivel internațional avansat în tehnologie și are o bună perspectivă de aplicare. Esența acestei tehnologii este utilizarea conceptului de Internet of Things, care umple golul din Internet of Things din China.
2 Principiile de bază ale Internetului obiectelor
Conceptul de Internet al Lucrurilor a fost propus în 1999, iar numele său în engleză este „The Internet of Things”, care este „rețeaua lucrurilor conectate”. Internetul Lucrurilor se bazează pe Internet și utilizează tehnologia informației, cum ar fi tehnologia RFID (identificare prin radiofrecvență), senzori în infraroșu, sisteme de poziționare globală și scanere cu laser pentru a conecta articole la Internet pentru a realiza schimbul de informații și comunicare. O rețea care localizează, identifică inteligent, urmărește, monitorizează și gestionează. Arhitectura tehnică a Internetului lucrurilor constă din trei niveluri: stratul de percepție, stratul de rețea și stratul de aplicație.
