Optik fiber ve optik fiber iletişim teknolojilerinin hızlı gelişimi ile fiber optik algılama teknolojisi ortaya çıkmıştır. Doğduğundan beri, fiber optik sensörler küçük boyutları, hafiflikleri, yüksek hassasiyetleri, hızlı yanıt vermeleri, güçlü anti-elektromanyetik girişim kapasiteleri ve kullanım kolaylıkları nedeniyle hızla geliştirildi ve kimya tıbbında, malzeme endüstrisinde, su korumada yaygın olarak kullanılmaktadır. ve elektrik enerjisi, gemiler, Kömür madenleri ve çeşitli alanlarda inşaat mühendisliği. Özellikle günümüzde Nesnelerin İnternetinin hızla gelişmesiyle birlikte fiber optik algılama teknolojisinin durumu göz ardı edilemez.
1 Fiber optik sensörlerin temel prensibi ve gelişim durumu
1.1 Fiber Optik Sensörlerin Temel Prensipleri ve Sınıflandırılması
Fiber optik algılama teknolojisi, 1970'lerde geliştirilen yeni bir algılama teknolojisi türüdür. Işık bir fiber optik boyunca yayıldığında, dış sıcaklık, basınç, yer değiştirme, manyetik alan, elektrik alan ve dönüşün etkisi altında ışık tarafından yansıtılır. , kırılma ve absorpsiyon etkileri, optik Doppler etkisi, akusto-optik, elektro-optik, manyeto-optik ve elastik etkiler vb. ışık dalgasının, dolayısıyla fiberin genliğini, fazını, polarizasyon durumunu ve dalga boyunu doğrudan veya dolaylı olarak değiştirebilir Çeşitli fiziksel miktarları tespit etmek için hassas bir bileşen olarak.
Fiber optik sensör esas olarak bir ışık kaynağı, bir iletim fiberi, bir fotodetektör ve bir sinyal işleme parçasından oluşur. Temel prensip, ışık kaynağından gelen ışığın optik fiber aracılığıyla algılama kafasına (modülatöre) gönderilmesi, böylece ölçülecek parametrelerin modülasyon alanına giren ışıkla etkileşerek ışığın optik özelliklerini ortaya çıkarmasıdır ( Işığın yoğunluğu, dalga boyu, frekansı, fazı, polarizasyon durumu vb. gibi modüle edilmiş sinyal ışığına dönüştürülür, bu daha sonra optik sinyali bir elektrik sinyaline dönüştürmek için optik fiber aracılığıyla fotodetektöre gönderilir ve son olarak sinyal, ölçülen fiziksel miktarı eski haline getirmek için işlenir.Birçok fiber optik sensör türü vardır ve bunlar genellikle işlevsel (algılama tipi) sensörler ve işlevsel olmayan tip (ışık ileten tip) sensörler olarak sınıflandırılabilir.
Fonksiyonel sensör, optik fiberin harici bilgilere duyarlı olma yeteneği ve algılama yeteneği ile karakterize edilir. Optik fiber hassas bir bileşen olarak kullanıldığında, optik fiberde ölçüldüğünde, ışığın yoğunluk, faz, frekans veya polarizasyon durumunun özellikleri değişecektir. Modülasyonun işlevi gerçekleştirilir. Daha sonra, modüle edilmiş sinyalin demodüle edilmesiyle ölçülecek sinyal elde edilir. Bu tür bir sensörde, fiber optik sadece ışık iletimi rolünü oynamakla kalmaz, aynı zamanda "duyu" rolünü de oynar.
İşlevsel olmayan sensörler, ölçülen değişiklikleri algılamak için diğer hassas bileşenleri kullanır. Fiber optik sadece bilgi için bir iletim ortamı görevi görür, yani fiber optik sadece bir ışık kılavuzu görevi görür [3]. Geleneksel elektrikli sensörlerle karşılaştırıldığında, fiber optik sensörler güçlü anti-elektromanyetik girişim kabiliyetine, iyi elektrik yalıtımına ve yüksek hassasiyete sahiptir, bu nedenle çevre, köprüler, barajlar, petrol sahaları, klinik tıbbi testler ve gıda güvenliği gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Test ve diğer alanlar.
1.2 Fiber Optik Sensörlerin Geliştirme Durumu
Fiber sensörün doğuşundan bu yana, üstünlüğü ve geniş uygulama alanı dünyadaki tüm ülkeler tarafından yakından izlenmekte ve çok değer verilmekte ve aktif olarak araştırılmakta ve geliştirilmiştir. Şu anda fiber optik sensörler, yer değiştirme, basınç, sıcaklık, hız, titreşim, sıvı seviyesi ve açı gibi 70'ten fazla fiziksel büyüklük için ölçülmüştür. Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Almanya ve Japonya gibi bazı ülkeler, fiber optik sensör sistemleri, modern dijital fiber kontrol sistemleri, fiber optik jiroskoplar, nükleer radyasyon izleme, uçak motoru izleme ve sivil programların altı yönüne odaklandı ve belirli hedeflere ulaştı. başarılar.
Çin'de fiber optik sensörlerin araştırma çalışmaları 1983 yılında başlamıştır. Bazı üniversiteler, araştırma enstitüleri ve şirketler tarafından fiber optik sensörler üzerine yapılan araştırmalar, fiber optik algılama teknolojisinin hızla gelişmesine yol açmıştır. 7 Mayıs 2010'da People's Daily, Nanjing Üniversitesi Mühendislik ve Yönetim Okulu'nda profesör olan Zhang Xuping tarafından icat edilen "Brillouin etkisine dayalı sürekli dağıtılmış fiber optik algılama teknolojisinin" düzenlenen uzman değerlendirmesini geçtiğini bildirdi. Milli Eğitim Bakanlığı tarafından. Değerlendirme uzman grubu, oybirliğiyle, bu teknolojinin güçlü bir yeniliğe sahip olduğuna, bir dizi bağımsız fikri mülkiyet hakkına sahip olduğuna ve teknolojide yerel lider seviyeye ve uluslararası ileri seviyeye ulaştığına ve iyi bir uygulama beklentisine sahip olduğuna inanıyor. Bu teknolojinin özü, Çin'de Nesnelerin İnterneti'ndeki boşluğu dolduran Nesnelerin İnterneti kavramının kullanılmasıdır.
2 Nesnelerin İnternetinin temel ilkeleri
Nesnelerin İnterneti kavramı 1999 yılında ortaya atılmıştır ve İngilizce adı "İnternet of Things" yani "bağlı nesnelerin ağı"dır. Nesnelerin İnterneti, İnternet'e dayanır ve bilgi alışverişi ve iletişimi gerçekleştirmek için öğeleri İnternet'e bağlamak için RFID (radyo frekansı tanımlama) teknolojisi, kızılötesi sensörler, küresel konumlandırma sistemleri ve lazer tarayıcılar gibi bilgi teknolojilerini kullanır. Bulan, akıllı bir şekilde tanımlayan, izleyen, izleyen ve yöneten bir ağ. Nesnelerin İnterneti'nin teknik mimarisi üç seviyeden oluşur: algı katmanı, ağ katmanı ve uygulama katmanı.
