Kas ir optiskās šķiedras sensors?

Optiskās šķiedras sensors ir tehnoloģija, kas izmanto gaismu, lai veiktu fizikālo īpašību analīzi attālās uzrādes lietojumos. Iekšējie sensori izmanto pašu optisko šķiedru kā sensoru, savukārt ārējie sensori izmanto optisko šķiedru kabeļus, lai pārraidītu gaismas informāciju no tālvadības sensora uz elektroniskajiem procesoriem. Gaismu var izmantot, lai noteiktu daudzu materiālu fizikālo un ķīmisko īpašību izmaiņas, lai analizētu tādus faktorus kā temperatūra, spiediens vai vibrācija. Šie sensori darbojas dažādos rūpnieciskos un zinātniskos kontekstos, piemēram, naftas urbumu urbumos vai kā hidrofoni hidrofoniem un seismiskiem lietojumiem. Vieglajai šķiedru optikai ir daudzas raksturīgas priekšrocības salīdzinājumā ar iepriekšējām tehnoloģijām, tostarp mazi, viegli izmēri, elektromagnētiskā pretestība, izturība un tūlītēja un precīza informācijas pārraide.

Optiskās šķiedras vada gaismu no tādiem avotiem kā lāzeri vai gaismas diodes (LED) caur cilindriskiem dielektriskiem viļņvadiem. Šīs šķiedras ļauj gaismai atspoguļoties viļņu formā ar minimāliem zudumiem pat lielos attālumos. Šķiedra ir izgatavota no dielektriskās serdes, ko ieskauj apšuvuma slānis un pārklāta ar apvalku; šīs šķiedras var savienot kopā biezākos kabeļos. Optiskās šķiedras sensors nodrošina izturīgu veiktspēju ekstremālos apstākļos, kas aizliedz tiešu novērošanu; tās var ietvert bīstamas un attālas vietas, piemēram, dzinēju iekšpusi vai sprādzienbīstamu un korozīvu vidi.

Iekšējie sensori var izmērīt materiāla plūsmu caur spraugām līdz vienam metram gaismas ceļā. Šis materiāls veic noteiktas izmaiņas gaismas kvalitātē, kas pēc tam var atklāt svarīgu informāciju analīzei. Optiskā ceļa garuma variācijas ļauj izmērīt gaismas intensitāti, polarizāciju, fāzi un citus viļņa garuma raksturlielumus. Optiskās šķiedras sensors izplata modulētos vides efektus, izmantojot gaismas avotus un detektorus. Ir iespējami papildu rādījumi, piemēram, deformācija, temperatūra un viskozitāte.

Optiskie un elektroniskie sensori var izmantot arī optiskās šķiedras, lai pārsūtītu informāciju uz elektroniskajiem procesoriem. Šie ārējā tipa sensori var būt īpaši izstrādāti noteiktiem skarbiem apstākļiem, piemēram, temperatūras nolasīšanai reaktīvos dzinējos un transformatoros, kur siltums vai elektromagnētiskie lauki aizliedz citas mērīšanas metodes. Ārējais optiskās šķiedras sensors parasti izmanto daudzmodu šķiedru, kas var nodrošināt vairākus viļņu garumus vai gaismas starus sarežģītākai informācijas pārraidei. Informācija no elektroniskā sensora tiek pārveidota caur optisko raidītāju un pārnesta pa optiskajām līnijām uz galamērķa bāzi.

Vienkāršākais optiskās šķiedras sensora veids ir pazīstams kā intensīvais tips; tas mēra intensitātes modulāciju. Spektrālie sensori mēra gaismu, ko modulē vides efekts, un tiek izmantoti, lai uztvertu informāciju par gaismas īpašībām, piemēram, starojumu, fluorescenci un absorbciju. Interferometriskie sensori darbojas kā cietvielu optiskās šķiedras žiroskopi aviācijā, navigācijā un kalnrūpniecībā. Medicīnas jomā tiek izmantoti optisko šķiedru sensori, lai iegūtu informāciju par asins gāzēm un devām; šie pasīvie sensori ir zemas izmaksas, masveidā ražoti, un šķiet, ka tie nerada negatīvas sekas pacientiem. Optisko šķiedru viedās struktūras ir iestrādātas ražotajos materiālos un liela mēroga konstrukcijās, piemēram, tiltos un dambjos; lietojumprogrammas turpina izstrādāt esošajām un jaunajām tehnoloģijām.