Med den hurtige udvikling af optisk fiber og optisk fiber kommunikationsteknologier opstod optisk fiber sensing teknologi. Siden fødslen er fiberoptiske sensorer blevet hurtigt udviklet på grund af deres lille størrelse, lette vægt, høje følsomhed, hurtige respons, stærke anti-elektromagnetiske interferensevne og brugervenlighed og er meget udbredt i kemisk medicin, materialeindustri, vandbesparelse. og elektrisk kraft, skibe, kulminer og anlægsteknik inden for forskellige områder. Især i dag, med den hurtige udvikling af Internet of Things, kan status for optisk fibersensorteknologi ikke ignoreres.
1 Grundprincip og udviklingsstatus for fiberoptiske sensorer
1.1 Grundlæggende principper og klassificering af fiberoptiske sensorer
Optisk fibersensorteknologi er en ny type sensorteknologi udviklet i 1970'erne. Når lys forplanter sig gennem en optisk fiber, reflekteres det af lys under påvirkning af ekstern temperatur, tryk, forskydning, magnetfelt, elektrisk felt og rotation. , brydnings- og absorptionseffekter, optisk Doppler-effekt, akusto-optiske, elektro-optiske, magneto-optiske og elastiske effekter osv., kan direkte eller indirekte ændre lysbølgens amplitude, fase, polarisationstilstand og bølgelængde, og dermed fiberen. Som en følsom komponent til at detektere forskellige fysiske mængder.
Den fiberoptiske sensor er hovedsageligt sammensat af en lyskilde, en transmissionsfiber, en fotodetektor og en signalbehandlingsdel. Grundprincippet er, at lyset fra lyskilden sendes til følehovedet (modulatoren) gennem den optiske fiber, således at de parametre, der skal måles, interagerer med lyset, der kommer ind i modulationsområdet, hvilket resulterer i lysets optiske egenskaber ( såsom intensiteten, bølgelængden, lysets frekvens, fasen, polarisationstilstanden osv. ændres til at blive moduleret signallys, som derefter sendes til fotodetektoren gennem den optiske fiber for at konvertere det optiske signal til et elektrisk signal, og til sidst behandles signalet for at genoprette den målte fysiske mængde.Der er mange typer af optiske fibersensorer, og de kan generelt klassificeres i funktionelle (følende type) sensorer og ikke-funktionelle type (lystransmitterende type) sensorer.
Den funktionelle sensor er kendetegnet ved den optiske fibers evne til at være følsom over for den eksterne information og detektionsevnen. Når den optiske fiber bruges som en følsom komponent, vil karakteristikaene for lysets intensitet, fase, frekvens eller polarisationstilstand, når den måles i den optiske fiber, ændre sig. Funktionen af modulering er realiseret. Derefter opnås signalet, der skal måles, ved at demodulere det modulerede signal. I denne type sensor spiller den optiske fiber ikke kun rollen som lystransmission, men spiller også rollen som "sans".
Ikke-funktionelle sensorer bruger andre følsomme komponenter til at registrere de målte ændringer. Den optiske fiber fungerer kun som et transmissionsmedium for information, det vil sige, at den optiske fiber kun tjener som lysleder [3]. Sammenlignet med traditionelle elektriske sensorer har fiberoptiske sensorer stærk anti-elektromagnetisk interferensevne, god elektrisk isolering og høj følsomhed, så de er meget udbredt inden for forskellige områder som miljø, broer, dæmninger, oliefelter, klinisk medicinsk test og fødevaresikkerhed. Test og andre områder.
1.2 Udviklingsstatus for fiberoptiske sensorer
Siden fibersensorens fødsel er dens overlegenhed og brede anvendelse blevet nøje overvåget og højt værdsat af alle lande i verden, og den er blevet aktivt undersøgt og udviklet. På nuværende tidspunkt er optiske fibersensorer blevet målt for mere end 70 fysiske størrelser såsom forskydning, tryk, temperatur, hastighed, vibration, væskeniveau og vinkel. Nogle lande som USA, Storbritannien, Tyskland og Japan har fokuseret på seks aspekter af fiberoptiske sensorsystemer, moderne digitale fiberkontrolsystemer, fiberoptiske gyroer, nuklear strålingsovervågning, flymotorovervågning og civile programmer og har opnået visse præstationer.
Forskningsarbejdet for fiberoptiske sensorer i Kina begyndte i 1983. Forskningen i fiberoptiske sensorer ved nogle universiteter, forskningsinstitutter og virksomheder har ført til den hurtige udvikling af fiberoptisk sensorteknologi. Den 7. maj 2010 rapporterede People's Daily, at den "kontinuerlige distribuerede optiske fibersensorteknologi baseret på Brillouin-effekten", opfundet af Zhang Xuping, en professor ved School of Engineering and Management ved Nanjing University, bestod den organiserede ekspertvurdering af Undervisningsministeriet. Ekspertgruppen for vurdering er enstemmig af den opfattelse, at denne teknologi har stærk innovation, besidder en række uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder og har nået det indenlandske førende niveau og internationalt avanceret teknologiniveau og har en god anvendelsesudsigt. Essensen af denne teknologi er brugen af konceptet Internet of Things, som udfylder hullet i Internet of Things i Kina.
2 De grundlæggende principper for tingenes internet
Begrebet Internet of Things blev foreslået i 1999, og dets engelske navn er "The Internet of Things", som er "netværket af ting forbundet." Internet of Things er baseret på internettet og bruger informationsteknologi såsom RFID (radio frequency identification) teknologi, infrarøde sensorer, globale positioneringssystemer og laserscannere til at forbinde elementer til internettet for at realisere informationsudveksling og kommunikation. Et netværk, der lokaliserer, intelligent identificerer, sporer, overvåger og administrerer. Den tekniske arkitektur af Internet of Things består af tre niveauer: perceptionslaget, netværkslaget og applikationslaget.
