?vadas

?vair?s neelektrini? dyd?i? keitikliai ? elektrinius dyd?ius tvirtai u??m? savo viet? daugelyje ?moni? ?ini? sri?i?, o juo labiau medicinoje. Sunku ?sivaizduoti ?iuolaikin? gydytoj?, u?siimant? diagnostika ?vairios ligos ir j? gydymas, kuris n?ra pagr?stas did?iuliu pasiekim? skai?iumi tokiuose moksluose kaip radioelektronika, mikroelektronika, metrologija, med?iag? mokslas. Ir nors jutikliai yra viena i? l??iausiai besivystan?i? medicinos elektronikos sri?i? ir apskritai visos elektronikos, did?iojoje daugumoje diagnostini? ir terapini? prietais? ir sistem? tiesiogiai ar netiesiogiai yra daug ?vairi? keitikli? ir elektrod?, be kuri? ?ios sistemos veikimas yra labai svarbus. kartais ne?sivaizduojama.

Pateiktame darbe bus nagrin?jami kai kurie jutikli? tipai. Tam tikras sunkumas yra did?iul? medicinini? jutikli? ?vairov?, taip pat gana ma?as publikacij?, susijusi? su ?ia tema, skai?ius.

?viesolaidiniai jutikliai

Optoelektronika yra gana nauja mokslo ir technologij? sritis, atsiradusi optikos ir elektronikos sankirtoje. Pa?ym?tina, kad radijo in?inerijos raidoje nuo pat XX am?iaus prad?ios buvo nuolatin? tendencija ?valdyti elektromagnetines bangas vis didesnis da?nis.

Svarbus optoelektronikos pl?tros momentas yra optini? skaidul? k?rimas. Moksliniai tyrimai tapo ypa? intensyv?s septintojo de?imtme?io pabaigoje, o 1970 m. amerikie?i? kompanijos Corning sukurtas ma?o susilpn?jimo kvarco pluo?tas (20 dB/km) buvo svarbus ?vykis ir buvo paskata padidinti tyrim? temp? ir pl?tra per 1970 m.

Optinis pluo?tas da?niausiai b?na vienas i? dviej? tip?: vienmodis, kuriame sklinda tik vienas re?imas (perduodamo elektromagnetinio lauko pasiskirstymo tipas), ir daugiamodis, perduodantis daug (apie ?imt?) re?im?.

Strukt?ri?kai ?ios r??ies pluo?tai skiriasi tik ?erdies skersmeniu – ?vies? vedan?ia dalimi, kurios viduje l??io rodiklis yra ?iek tiek didesnis nei periferin?je dalyje – apvalkale.

AT medicinos technologijos naudojamos tiek daugiamod?s, tiek vienmod?s optin?s skaidulos. Daugiamod?s skaidulos turi didel? (apie 50 µm) ?erdies skersmen?, tod?l juos lengviau sujungti vienas su kitu. Bet kadangi grupinis ?viesos greitis kiekvienam re?imui yra skirtingas, kai perduodamas siauras ?viesos impulsas, jis ple?iasi (padid?ja dispersija). Lyginant su daugiamod?mis skaidulomis, vienmod?i? skaidul? privalumai ir tr?kumai yra atvirk?tiniai: dispersija ma??ja, ta?iau ma?as (5–10 mm) ?erdies skersmuo gerokai apsunkina tokio tipo skaidul? prijungim? ir lazerio ?viesos pluo?to ?vedim? ? juos.

D?l to ry?io linijose, kurioms reikalingas didelis informacijos perdavimo greitis (auk?to rango linijos ry?i? linij? hierarchin?je strukt?roje), vyrauja vienmod?s optin?s skaidulos, o daugiamod?s optin?s skaidulos da?niausiai naudojamos ry?io linijose su santykinai ma?as informacijos perdavimo greitis. Yra vadinam?j? koherentini? ?viesolaidini? jung?i?, kur tinka tik vienmod?iai skaidulos. Daugiamod?je ?viesolaidin?je skaiduloje gaunam? ?viesos bang? koherenti?kumas ma??ja, tod?l jo naudojimas koherentin?se ry?io linijose yra neprakti?kas, o tai nul?m? tik vienmod?i? optini? skaidul? naudojim? tokiose linijose.

Prie?ingai, nors jutikliams naudojant optines skaidulas, vyksta ir min?ti veiksniai, ta?iau daugeliu atvej? j? vaidmuo jau skiriasi. Vis? pirma, naudojant optines skaidulas koherentiniams matavimams, kai ?ios skaidulos sudaro interferometr?, svarbus vienmod?i? skaidul? prana?umas yra galimyb? perduoti informacij? apie optin?s bangos faz?, o tai ne?manoma naudojant daugiamodius pluo?tus. Tod?l ?iuo atveju, kaip ir nuosekliose ry?io linijose, reikia tik vieno modo optinio pluo?to.

Ta?iau praktikoje vienmod?s ?viesolaid?io naudojimas matavimuose yra netipi?kas d?l ma?os jo sklaidos. Taigi jutimin?je optoelektronikoje, i?skyrus interferometrinius jutiklius, naudojamos daugiamod?s optin?s skaidulos. ?i aplinkyb? paai?kinama ir tuo, kad jutikliuose naudojam? optini? skaidul? ilgis yra daug ma?esnis nei optinio ry?io sistemose.

Reik?t? pa?ym?ti bendruosius optini? skaidul? prana?umus:

• pla?iajuostis ry?ys (jis tur?t? b?ti iki keli? de?im?i? teraherc?);
• · ma?i nuostoliai (ma?iausiai 0,154 dB/km);
• · ma?o (apie 125 mikron?) skersmens;
• · ma?os (apie 30 g/km) mas?s;
• elastingumas (minimalus lenkimo spindulys 2 mm);
• mechaninis stiprumas (atlaiko ma?daug 7 kg tempimo apkrov?);
• · abipusi? trukd?i? nebuvimas (telefonijoje vadinamo „pereinamaisiais pokalbiais“ tipo kry?kel?je);
• neindukcinis (beveik jokios ?takos elektromagnetin? indukcija, taigi ir neigiamus rei?kinius, susijusius su ?aibo i?lyd?iais, elektros linij? artumu, srov?s impulsais elektros tinkle);
• sprogimo sauga (garantuojama d?l visi?ko pluo?to nesugeb?jimo sukelti kibirk?t?);
• didelis elektros izoliacijos stiprumas (pavyzd?iui, 20 cm ilgio pluo?tas gali atlaikyti iki 10 000 V ?tamp?);
• · didelis atsparumas korozijai, ypa? cheminiams tirpikliams, alyvoms, vandeniui.

Prakti?kai ?viesolaidini? jutikli? naudojimas turi did?iausia vert? paskutin?s keturios savyb?s. Gana naudingos tokios savyb?s kaip elastingumas, ma?as skersmuo ir mas?. Pla?iajuostis ry?ys ir ma?i nuostoliai ?ymiai padidina optini? skaidul? galimybes, ta?iau ?iuos privalumus ne visada suvokia jutikli? k?r?jai. Ta?iau ?iuolaikiniu po?i?riu, kaip funkcionalum? optinio pluo?to jutikliai artimiausiu metu, ?i situacija palaipsniui ger?s.

Kaip bus parodyta toliau, ?viesolaidiniuose jutikliuose optinis pluo?tas gali b?ti naudojamas tiesiog kaip perdavimo linija arba jis gali atlikti jautriausio jutiklio elemento vaidmen?. Pastaruoju atveju naudojamas pluo?to jautrumas elektriniam laukui (Kerr efektas), magnetinis laukas(Farad?jaus efektas), vibracija, temperat?ra, sl?gis, deformacija (pvz., lenkimas). Daugelis ?i? efekt? optinio ry?io sistemose vertinami kaip tr?kumai, o jutikliuose j? i?vaizda laikoma grei?iau privalumu, kur? reik?t? pl?toti.

?iuolaikiniai ?viesolaidiniai jutikliai leid?ia i?matuoti beveik visk?. Pavyzd?iui, sl?gis, temperat?ra, atstumas, pad?tis erdv?je, sukimosi greitis, tiesinis greitis, pagreitis, vibracija, mas?, garso bangos, skys?io lygis, deformacija, l??io rodiklis, elektrinis laukas, elektros, magnetinis laukas, duj? koncentracija, spinduliuot?s doz?. Visa endoskopijos technika pagr?sta toki? pluo?t? ry?uli? naudojimu.

Jei skaidulinius jutiklius skirstome pagal juose esan?io ?viesolaid?io panaudojim?, tai juos grubiai galima suskirstyti ? jutiklius, kuriuose optinis pluo?tas naudojamas kaip perdavimo linija, ir jutiklius, kuriuose jis naudojamas kaip jutimo elementas. „Perdavimo linijos“ tipo jutikliuose daugiausia naudojamos daugiamod?s optin?s skaidulos, o jutikli? tipo jutikliuose – vienmod?s optin?s skaidulos.

Naudojant ?viesolaidinius jutiklius su pluo?tu kaip perdavimo linija, galima i?matuoti ?iuos fizinius dyd?ius:

• · pereinamojo tipo jutiklis: temperat?ra (remiantis pastovios liuminescencijos poky?io matavimu daugiamod?se skaidulose, 0 - 70 °C diapazone ± 0,04 °C tikslumu);
• Atspindimojo tipo jutiklis: deguonies koncentracija kraujyje (pakinta spektrin?s charakteristikos, aptinkamas atspind?tos ?viesos intensyvumas, ?viesolaid?io pluo?tas, prieiga per kateter?).

Jei jutiklio optinis pluo?tas naudojamas kaip jautrus elementas, tai ?manoma sekan?ias programas:

• · Michelsono interferometras leid?ia matuoti puls?, kraujo t?km?s greit?: naudojant Doplerio efekt? galime nustatyti d??i? da?n? – naudojamos tiek vienmod?s, tiek daugiamod?s skaidulos; matavimo diapazonas: 10 -4 - 10 8 m/s.
• remiantis neinterferometrine strukt?ra, galima sukurti jutikl?, leid?iant? nustatyti doz? jonizuojanti radiacija, naudojamas fizikinis rei?kinys yra spalvinimo centro susidarymas, aptikta vert? yra perduodamos ?viesos intensyvumas.

Apibendrinant, reikia pasakyti, kad pagrindiniai ?viesolaidinio jutiklio elementai yra: ?viesolaidis, ?vies? skleid?iantys (?viesos ?altinio) ir ?vies? priimantys ?renginiai bei optinis jutimo elementas.

Be to, reikalingos specialios linijos ?i? element? ry?iui arba matavimo sistemai su jutikliu suformuoti. Be to, ?viesolaidini? jutikli? praktiniam ?gyvendinimui reikalingi sistemos technologijos elementai, kurie kartu su min?tais elementais ir ry?io linija sudaro matavimo sistem?.

?viesolaidini? jutikli? pagrindini? strukt?r? klasifikacija:

• pasikeitus pluo?to savyb?ms (?skaitant specialius pluo?tus);
• pasikeitus perduodamos ?viesos parametrams;
• su jautriu elementu pluo?to gale.

Dalies buvimo ant automatizuotos linijos konvejerio nustatymas, informacijos apie darb? gavimas ap?vietimo prietaisas, kompakti?kos, bet efektyvios ma?inos valdymas.. Visur reikalingas minimalus proces? valdymo klaid? skai?ius, o ?vykus gedimui svarbu ?inoti gedimo prie?ast?, kad ateityje nepasikartot? klaidos, nes modernus technologiniai procesai netoleruoja prastos kokyb?s. ?ia praver?ia jutikliai.

Yra daugyb? jutikli? tip?: magnetiniai, indukciniai, fotoelektriniai, talpiniai – kiekvienas i? j? turi sav? privalum? ir tr?kum?. Fotovoltin? – viena universaliausi?. ?ia ir lazeris, ir infraraudon?j? spinduli?, ir vieno spindulio, ir atspindintis. Bet mes svarstysime ?viesolaidiniai jutikliai, nes turi pla?iausias konfig?ravimo galimybes ir puikiai tinka net ir labiausiai nepasiekiamoms vietoms.

?viesolaidinis jutiklis yra padalintas ? por? ?rengini?: ?viesolaidin? fotoelektrin? stiprintuv? ir ?viesolaidin? kabel? su optine galvute. Kabelis perduoda ?vies? i? stiprintuvo.

Principas ?ia paprastas. Spindulys ir imtuvas veikia kartu: imtuvas aptinka emiterio skleid?iam? ?viesos bang?. Technologi?kai ?is procesas ?gyvendinamas ?vairiai: sekant ?viesos bangos kamp?, matuojant ?viesos kiek? arba matuojant ?viesos bangos sugr??imo laik?, siekiant i?matuoti atstum? iki objekto.

Optinis ?altinis ir imtuvas gali b?ti tiesiog galvoje (difuziniai arba atspindintys blokai), arba jie gali b?ti pagaminti atskirai - dvi galvut?s (vieno spindulio blokai). ?viesolaidinio jutiklio galvut?je yra elektronika, o imtuvas yra prijungtas prie elektronikos b?tent optinio pluo?to pagalba. Gautos ir skleid?iamos bangos sklinda per skaidul? pana?iai kaip didel?s spartos duomen? perdavimas ?viesolaidiniuose tinkluose.

?io atskyrimo prana?umas yra tas, kad imtuvas yra sumontuotas ant matuojamo objekto. ?viesolaidinis kabelis yra nutiestas ir prijungtas prie stiprintuvo, kuris yra specialioje valdymo spintel?je, apsaugan?ioje stiprintuv? nuo i?orini?, da?nai kiet?, aplink? gamybos ?mon?. Variant? pasirinkimas ?vairus. Stiprintuvai yra paprasti ir sud?tingi, ypa? daugiafunkciniai, turintys galimyb? atlikti logines ir perjungimo operacijas.

Pagrindiniai ?viesolaidinio jutiklio stiprintuvai turi ma?iausiai elektronini? komponent? ir funkcionalumo, o sud?tingiausi yra „plug and play“, elektronika juose pilnai pritaikoma. Kai kurios jutikli? elektronikos dalys gali apdoroti daugiau nei 10 skaidul? ?vesties. ?inoma, yra ir nuoroda. Indikatoriai rodo, ar jutiklis veikia tinkamai. Be to, yra ir kit? funkcij?.

S?saja su valdikliu nustatoma pagal i?vesties format?. ?ia pateikiamas ir jutiklio reguliavimas, ir stiprintuvo atstatymas. I??jimai paprastai yra atviri, paprastai u?dari, kolektorius, emiteris, st?mimas. Sujungimai atliekami naudojant laid? su keli? kontakt? jungtimi. Programavimas atliekamas naudojant mygtukus arba tiesiog potenciometr?.

Papildom? lankstum? suteikia jutikli? parinktys, tokios kaip ?jungimo / i?jungimo delsa, impuls? i?vestis ir pertraukiamo signalo i?skyrimas, kad b?t? daugiau laisv?s detalizuoti ir reguliuoti stiprintuvo parametrus pagal individualius poreikius. gamybos procesas. V?lavimas leid?ia sul?tinti dirban?io k?no reakcij?, nutr?kstantys signalai – tarnauja kaip ?enklas, kad pa?eid?iamos darbo s?lygos. Viskas konfig?ruojama individualiai.

LED i?vesties b?senos indikacija arba ekrano su informacija apie signalus ir i?vesties b?senas buvimas - tai i?pl?stin?s parinktys, leid?ian?ios diagnozuoti ir programuoti jutikl? vietoje.

Stabilesniems matavimams kintan?ioje aplinkoje tinka jutiklis su padidintu diskretizavimo da?niu ir signalo filtravimu. Blokas, nors ir veiks ?emu da?niu, vis tiek bus naudingas. ?jungimo / i?jungimo delsos pad?s suderinti i?vesties ir ?vesties signalus.

Pagalbini? blok? naudojimas prapl?s programavimo galimybes, pavyzd?iui, gal?site reguliuoti matavimo elemento jautrum? dirbant su specialiomis med?iagomis, tokiomis kaip stiklas, arba u?programuoti i?jungim?/?jungim? tarp perjungimo ta?k?: sekti detal?s pad?t? ir jo pad?tis erdv?je.

?viesolaidini? kabeli? gro?is yra tas, kad jie perduoda ?vies?, o ne srov?. Galimos konfig?racijos nuo ?vairios med?iagos, su skirtingu galv? jautrumo laipsniu.

Difuzinis ?viesolaidinis kabelis susideda i? poros luk?t?, i? kuri? viena eina ? stiprintuv?, antra – ? jautri? galvut?. Tuo pa?iu metu prie jautrios galvut?s prijungti du laidai – vienas ?viesos ?altiniui, antras elektronikai.

Vieno pluo?to ?viesolaidiniame kabelyje yra pora identi?k? kabeli?, kuri? kiekvienas yra prijungtas prie stiprintuvo ir turi savo optin? galvut?. Vienas kabelis naudojamas ?viesai perduoti, antrasis – priimti.

Pats pluo?tas da?niausiai yra stiklas arba plastikas. Plastikas – plonesnis, pigesnis, lankstesnis. Stiklas yra stipresnis ir gali veikti daugiau auk?ta temperat?ra Oi. Plastikas gali b?ti supjaustytas iki reikiamo ilgio, o stiklas pjaustomas tik gamybos etape. Pluo?to striuk? - nuo ekstruzinio plastiko iki ner?dijan?io plieno pynimo, skirta at?iauriomis s?lygomis operacija.

Renkantis ?viesolaidin? jutikl? svarbiausia pasirinkti tinkam? optin? galvut?. Gal? gale, su galvos jautrumu yra susij?s ma??, fiksuot? ar judan?i? dali? aptikimo tikslumas. Kokiu kampu objekto at?vilgiu bus imtuvas ir emiteris, kokia leistina sklaida. Ar reikalingas apvalus pluo?to pluo?tas, norint gauti apskrit? pluo?t?, ar i?pl?stinis pluo?tas, norint gauti horizontali? projekcij?.

Kalbant apie apvalias sijas, difuzin?je galvut?je jie gali b?ti tolygiai i?si?akoj? su visais ?altinio pluo?tais vienoje pus?je, o su imtuvu – kitoje. ?is dizainas?vyksta da?nai, ta?iau gali u?delsti informacijos nuskaitymas i? dalies, judan?ios sta?iu kampu ? bifurkacijos linij?.

Variantas su vienodas paskirstymas?altinio ir imtuvo skaidulos suteikia tolygesnius spindulius. Tolyg?s spinduliai leid?ia i?lyginti siun?ian?i? ir priiman?i? bang? poveik?, o aptikimas bus nepriklausomas nuo objekto jud?jimo krypties.

Optin?s galvut?s tipas, kabelio ilgis ir stiprintuvas turi didel? ?tak? optikos jutimo atstumui. Sunku pateikti tiksl? ?vertinim?, ta?iau gamintojai nurodo ?iuos duomenis. Vieno spindulio jutiklis turi didesn? diapazon? nei difuzinis. Ilgesnis pluo?tas – trumpesnis atstumas. Tobulesnis stiprintuvas – stipresnis signalas, didesnis diapazonas.

Pramonin?je automatikoje vis da?niau naudojamas paskirstytasis I/O, o prie vieno kolektoriaus galima prijungti kelis jutikli? ?viesolaidinius kabelius.

?viesolaidiniai stiprintuvai da?nai yra atskiri vieno kanalo DIN b?gelio ?renginiai, juos lengva montuoti skydelyje, o vienintelis tr?kumas yra atskir? stiprintuv? jung?i? nukreipimas.

Kolektorius gali sugrupuoti kelis skaidulinius kanalus viename valdymo centre: kolektoriuose yra meniu ekranai ir kiekvienas kanalas programuojamas individualiai. Sukonfig?ruoti kanalai gali b?ti naudojami naudojant IR/ARBA logik?, kuri labai supaprastina PLC valdym?.

Taikymas ?viesolaidinis pluo?tas puikiai atsiskleid?ia sistemose, veikian?iose stipraus elektrinio triuk?mo s?lygomis. Optinis pluo?tas nesuvokia elektrinio triuk?mo, o elektroninis stiprintuvas yra apsaugotas spintele. Ma?os surinkimo linijos su automatiniu konvejeri? dali? aptikimu prietais? surinkimo procese yra dar viena labai perspektyvi ir jau gana ?prasta optoelektronikos naudojimo kryptis. pluo?to jutikliai.

Skirtingos orientacijos galvos, skirting? dyd?i?, puikios dispersijos, kad b?t? u?tikrintas reikiamas fokusavimo tikslumas, nepaisant jutiklio dyd?io – visa tai kartu su valdymo logika atveria did?iul? galimybi? potencial?. Pavyzd?iui, vienas jutiklis aptinka dalies buvim? surinkimo prad?ioje, o antrasis patvirtina surinkimo pabaig?.

Be to, neatsi?velgiant ? taikym?, svarbu pasirinkti jutikl? ir galvut? su parametrais, atitinkan?iais reikiam? vartotojo paskirt?: sklaidos, atstumo, m?gini? ?mimo, nustatym? ir programavimo galimybi?.

Vienintelis, ko gero, minusas yra tas, kad pluo?tai negali b?ti pernelyg sulenkti. Verta dar ?iek tiek sulenkti, ir ?vyks nepataisoma plastin? pluo?t? deformacija, pralaidumas suma??ja arba visai i?nyksta. Leid?iamas lenkimo spindulys priklauso nuo pluo?to tipo, dyd?io ir pluo?t? sklaidos pluo?te. ? ?ias charakteristikas reikia atsi?velgti renkantis jutikl? savo programai.

?viesolaidini? jutikli? naudojimas yra ekonomi?kai pagr?stas dideliuose ?renginiuose, kur didelis skai?ius valdikliai, skirti nuolatiniam pagrindini? prietais? steb?jimui. Eksploatacijai at?iauriomis s?lygomis gaminami special?s modeliai, atspar?s auk?tai temperat?rai, agresyviai aplinkai ir galintys atlikti savo funkcijas vakuume. Atsi?velgiant ? ?renginio veikimo princip?, i?skiriami ta?kiniai ir paskirstyti jutikliai.

Ta?kas

Pagrindinis elementas ?ia yra Bregg grotos – selektyv?s veidrod?iai. Spinduliuot?, patenkanti ? ?viesolaidin? jutikl? i? pla?iajuos?io ry?io ?altinio, atsispindi siauros spektrin?s juostos pavidalu. Likusi ?viesos dalis juda i?ilgai pluo?to. ?i technologija leid?ia i?d?styti kelis valdiklius per vis? linijos ilg? ir gauti absoliu?ius rodmenis be papildomo kalibravimo. Tai patikimiausia ?iandien prieinama steb?jimo galimyb?.

Naudojant ta?kiniai jutikliai galima i?matuoti:

• temperat?ra;
• vibracijos;
• sl?gis;
• deformacijos;
• kampai ir kt.

Paskirstyta

Temperat?ros valdymui skirto paskirstytojo ?viesolaidinio jutiklio konstrukcij? sudaro keli pagrindiniai elementai. Tai ?viesolaidis ir u?klausiklis. Pana?i sistema naudojama tais atvejais, kai reikia steb?ti tolimojo susisiekimo linijas. Kaip tai veikia: u?klausiklis generuoja lazerio impuls?, kuris yra i?sklaidytas atgal ? optin? skaidul?. ?io spektro analiz? padeda i?siai?kinti temperat?r? kiekviename pagrindiniame pluo?to ta?ke.

Nor?dami apsaugoti didelius objektus ir i?matuoti deformacijas, galite ?sigyti akustinius jutiklius. Jie dirba pana?iu principu. Skirtumas tas, kad analizatorius matuoja ne spektr?, o atgalin?s sklaidos spinduliuot?s svyravimus. ?i? duomen? d?ka galima nustatyti garso bangos ?altin? ir laiku imtis veiksm?, jei atsiranda neleistin? trikd?i?.

Mes si?lome

?viesolaidini? jutikli? buvimas leid?ia visi?kai kontroliuoti b?kl? svarbias savybes. ?ie ?renginiai yra atspar?s elektriniams ir magnetiniams trukd?iams. Jie yra nepretenzingi prie?i?rai, patikimi, patvar?s, taupiai vartoja elektros energij?, gali b?ti eksploatuojami esant ?al?iui ir dideliam kar??iui.

M?s? parduotuv?je galite ?sigyti Omron ir kit? gamini? ?inom? gamintoj? pana?i ?ranga. M?s? vadybininkai jums patars visais klausimais techninius reikalus. Yra galimybi?, jei jutiklius planuojama naudoti ekstremaliomis s?lygomis. Savo klientams si?lome tik sertifikuotus produktus pagal prieinamomis kainomis. Esant poreikiui galite u?sisakyti montuotoj? paslaugas.

Puslapis 1

?viesolaidiniai jutikliai ?iuo metu yra viena dinami?kiausiai besivystan?i? optoelektronikos sri?i?. Per pastaruosius 30 met? ?vyko greitas per?jimas nuo papras?iausi? ?viesolaidini? temperat?ros ir sl?gio jutikli? konstrukcij? prie ?vairi? jutikli? k?rimo. fiziniai kiekiai, kuri? ?iandien mokslininkai ir in?inieriai naudoja ?vairiose mokslo ir technologij? srityse. Intensyv? ?viesolaidini? jutikli? k?rim? ir tobulinim? daugiausia skatina nuolat besiple?iantis ?viesolaidini? telekomunikacij? tinkl? diegimo procesas. kasdienyb?. Be nuolatinio ?viesolaidinio pluo?to element? baz?s charakteristik? tobulinimo, kuris tiesiogiai naudojamas ?viesolaidini? jutikli? gamybos technologijoje, tai atveria pla?ias perspektyvas kurti ?akotas matavimo sistemas, organi?kai apjungian?ias ry?i? sistem? savybes. ir steb?jimo sistemos, kuri? konfig?racij? galima nuolat tobulinti, ne?traukiant papildom? ry?i? greitkeli?. Svarbus ?viesolaidini? jutikli? privalumas taip pat yra nauj? savybi? ?diegimas ? matavimo sistemas, tokias kaip ma?as dydis, atsparumas nekontroliuojamai ir agresyviai aplinkos poveikiui bei elektromagnetiniams trukd?iams, didelis jautrumas, matavimo atstumas ir galimyb? atskirus jutiklius multipleksuoti ? kompleks?. matavimo sistemas, pagaminamum? ir galim? ma?? kain?.

SFIFP ir VFIFP pagrindu pagaminti ?viesolaidiniai jutikliai da?niausiai yra ma?o dyd?io ir labiausiai tinka vietiniams fizikini? lauk? parametr? matavimams.

Amplitudiniai ?viesolaidiniai jutikliai, kuriuose d?l i?orinio fizinio poveikio tiesiogiai moduliuojamas ?viesos kreiptuvais sklindan?i? optini? signal? intensyvumas, yra papras?iausios ir lengviausiai naudojamos FOS konstrukcijos. Iki ?iol buvo sukurti ?vair?s amplitud?s FOS fizikini? dyd?i? modeliai, kuriuos s?lygi?kai galima suskirstyti ? dvi pagrindines klases. Pirmoji jutikli? klas? apima amplitud? FOS, kurioje optin?s skaidulos atlieka pasyvi? funkcij?, susijusi? tik su spinduliuot?s tiekimu ir pa?alinimu i? jautraus elemento. Tokios konstrukcijos yra labai jautrios ir gana paprastos, ta?iau turi nema?ai tr?kum?, neleid?ian?i? j? naudoti paskirstytose matavimo sistemose. ?ie tr?kumai slypi b?tinyb?je nutraukti i?tisin? skaidul? linij?, kad b?t? u?tikrintas spinduliuot?s patekimas ? jautr? jutiklio element?, o tai lemia didelius sujungimo element? ?viesos energijos nuostolius, be to, naudojami skirtingi optiniai komponentai sukelia ?em? matavimo prietais? charakteristik? mechanin? stabilum?.

?viesolaidiniuose jutikliuose VOBR veikia spinduliuot?s atspind?io re?imu.

Kiti ?viesolaidini? jutikli? komponentai, tokie kaip skaidul? dalytuvai, gali b?ti eksploatuojami nekei?iant j? savybi? iki 200 - 300 C temperat?ros, o spinduliuot?s ?altiniai, fotodetektoriai ir moduliatoriai iki 100 - 150 C. D?l ?ios prie?asties ?altiniai spinduliuot?, jutikli? tankinimas ir signal? apdorojimas erdv?laivi? ?viesolaidin?s telemetrijos sistemose turi b?ti u?darytos specialiuose au?inimo ?renginiuose.

Tarp ?viesolaidini? jutikli? reik?ming? viet? gali u?imti poliarizacijos jutikliai ir jutikliai, pagr?sti vieno pluo?to daugiamodiais interferometrais, kuriems, kaip ir Fabry-Perot skaiduliniams interferometrams, reikia tik vieno matavimo pluo?to kelio ir nereikia papildomos atskaitos svirties, kuri labai supaprastina matavimo sistem? projektavim?.

Optin?s skaidulos ?viesolaidiniams jutikliams ?iuo metu pagrindinis ?viesolaidinio pluo?to pramon?s prioritetas yra telekomunikacij? reikm?ms skirt? optini? skaidul? k?rimas. ?ios skaidulos turi ma?? 0,5 dB/km slopinim? ir yra optimizuotos naudoti ma?daug 1,3 ir 1,55 µm spektriniame diapazone. ?ie du spinduliuot?s bangos ilgiai yra svarb?s vienmodio kvarco pluo?to nulin?s med?iagos sklaidos (1 3 mm) ir minimali? nuostoli? (1 55 mm) po?i?riu. Tuo pa?iu metu, norint sukurti ?viesolaidinius jutiklius, reikia naudoti spinduliuot? i? kit? spektro sri?i?, taip pat daugiamodius optinius pluo?tus. Skaiduliniams jutikliams taip pat labai svarbu optimizuoti ?erdies skersmens, jo med?iagos pasirinkim? ir skirtum? tarp ?erdies ir apvalkalo l??io rodikli?.

?viesolaidini? jutikli? spinduliuot?s ?altiniai yra lazeriai (dujiniai, kietojo k?no ir puslaidininkiniai lazeriai), ?viesos diodai, superliuminescenciniai ir lazeriniai ?viesolaid?iai. ?viesos diodai ir superliuminescenciniai ?viesolaid?iai yra pagr?sti spontanine ?viesos emisija, tod?l jie turi daugiau Didelis pasirinkimas spinduliuot? ir daug trumpesn? j? skleid?iamos ?viesos koherentin? ilg?. Be to, ?i? ?viesos ?altini? spontanin?s emisijos statistika artima ?ilumin?s spinduliuot?s ?altini? statistikai, tod?l ?viesos intensyvumo svyravimai jiems yra lemiami. Lazeriniai ?altiniai spinduliuot?, turinti santykinai ma?? triuk?mo intensyvumo lyg? ir siaur? skleid?iamos ?viesos spektrin? juost?, yra labai koherentiniai ?viesos ?altiniai, tod?l jie yra intensyvumo triuk?mo ?altiniai ir fazinio triuk?mo ?altiniai.

Paskirstyt? SMBS ?viesolaidini? jutikli? erdvin? skiriamoji geba nustatoma pagal zondavimo lazerio impulso trukm?, o pluo?to temperat?ros ir deformacijos matavimo tikslumas priklauso nuo signalo ir triuk?mo santykio matavimo sistemoje bei matavimo sistemos tikslumo. matuojant Brillouino da?nio poslink? spinduliuot?s spektre.

Tokie nepriklausomi jutikliai gali b?ti ?viesolaidiniai temperat?ros jutikliai, pagr?sti Ramano efektu arba SBS sklaida.

Nema?ai darb? yra susij? su ?viesolaidini? temperat?ros jutikli?, kuri? veikimas pagr?stas puslaidininki? optin?s sugerties briaunos poslinkiu, suk?rimu.

Kaip ?viesolaidini? jutikli? k?rimo perspektyv? rinkodara ? technologijas ir pramonin?s gamybos, j? rinka yra tik ?iaur?s Amerika iki 2010 m. bus padidinta iki 5 milijard? doleri?. Did?iausios ?viesolaidini? jutikli? panaudojimo perspektyvos matomos tokiose pramon?s ?akose kaip: chemijos ir naftos perdirbimo pramon?, aviacijos ir kosmoso technologijos, transportas, statyba, biomedicinos pramon?, kariniai pritaikymai ir kt. Pla?iai kuriami ?viesolaidiniai giroskopai, kurie kartu su skaitmeniniais ?em?lapiais ir Pasaulin? palydovinio ry?io sistema leido sukurti kokybi?kai naujas orlaivi? ir automobili? navigacijos sistemas, kurios savo savyb?mis yra ?ymiai prana?esn?s u? elektronines kolegas. ?iandien skaiduliniai giroskopai jau pradedami diegti ? robotizuot? ?rengini? pad?ties nustatymo sistemas.

?viesolaidini? jutikli? veikimo principas pagr?stas i?matuot? fizini? dyd?i? konvertavimu ? moduliuot? ?viesos signal?, o v?liau j? perduodant ?viesolaidin? linija bendravimas, dekodavimas ir naudojimas. Lazeriu, ?viesos diodu ar kitu ?renginiu generuojama ?viesa gali b?ti moduliuojama pagal amplitud?, faz?, da?n?, impulso plot? ir poliarizacij?. Jei reikia, moduliuoti ?viesos signalai stiprinami arba slopinami, perduodami per atstum?, konvertuojami i? optinio ? skaitmenin? ir atvirk??iai. Pagal optinio pluo?to charakteristik? panaudojimo pob?d? ?viesolaidinius jutiklius galima suskirstyti ? dvi klases – i?orinius ir vidinius.

I?oriniai jutikliai skaidul? linijas naudoja tik kaip masyv? element?, skirt? optiniam signalui perduoti i? vieno ta?ko ? kit?, i? ?viesos ?altinio ? jutikl? ir i? jutiklio ? detektori?. I?matuot? ver?i? arba rei?kinio charakteristik?, suvokt? i?oriniais ?viesolaidiniais prietaisais, ?vertinimo rezultatas pats savaime nepriklauso nuo ?viesolaid?io charakteristik?, nes matavimo informacij? turi ?ie rei?kiniai: pertraukimas ?viesos srautas, ?viesos atspindys, filtruojantis ?viesos bangos ilg? ir pralaidum? ?vairiais bangos ilgiais, kei?iant ? ?viesolaidin? linij? tiekiamos spinduliuot?s energij?. Jutikliai, kurie naudoja ?viesos srauto, perduodamo tarp dviej? ?viesolaidin?s linijos sekcij?, pertraukim?, yra labai paplit? ir gana lankst?s ?renginiai. Jutikli? veikimas pagr?stas ?viesos pluo?to blokavimo principu. ?io tipo jutikli? pavyzdys yra dali?, tiekiam? ? surinkimo linij? arba pakuot?, skaitiklis.

Jutiklis, turintis ?takos ?viesos, patenkan?ios ? ?viesolaid?, intensyvumui, i? esm?s gali paveikti ? optin? pluo?t? perduodamo signalo spalv? arba da?ni? spektr?. Tokie spektriniai moduliatoriai yra matavimo sistem?, susijusi? su ?viesos bangos ilgio filtravimu ir perdavimo skirtingais bangos ilgiais, pagrindas. J? pagalba nustatomas ?vairi? komponent? buvimas ir kiekybinis santykis skystuose mi?iniuose, spalvot? d?m? atsiradimas u?daruose t?riuose, spalvot? komponent? atsiradimas stiklin?se ir dervose, taip pat i?matuojama temperat?ra, kurioje pasikei?ia tam tikr? terpi?, toki? kaip kristalai, spalva. .

?viesos intensyvumo ar optin?s galios matavimo jutikliai gali b?ti naudojami elektronin?s ?rangos dalies ar komponento pad??iai ant konvejerio ar griebtuvo atpa?inti. Jutiklis reaguoja ? nepakankam? detektoriaus ap?vietim? arba neteising? vieno ar dviej? lizd? ap?vietim? ir signalizuoja, kad reikia koreguoti detal?s pad?t?. Pana??s ?renginiai pla?iai naudojamas robot? surinkimo linijose. Kadangi jie reaguoja ? santykin? ap?vietimo pokyt?, j? tikslumas nepriklauso nuo jos ?altinio generuojamos ?viesos intensyvumo poky?i?.

Vidiniuose jutikliuose aktyvus elementas yra pats optinis pluo?tas, kuris kei?ia jo perdavimo charakteristikas. optin? linija(ar jo skyrius) vienu metu yra jutikliai. Matuojamas parametras vienaip ar kitaip veikia pluo?to charakteristikas, taigi ir per j? sklindan?io ?viesos pluo?to charakteristikas. Tokiu atveju gali keistis sklidimo grupinis arba fazinis greitis, ?viesolaidin?je linijoje sugerta optin? galia.

Jutikli?, fiksuojan?i? ?viesos poliarizacijos kampo pokyt?, kai ji praeina per ?viesolaidin? linij?, veikimo principas pagr?stas poliarizacijos plok?tumos sukimosi rei?kiniu d?l optinio pluo?to optinio indikatoriaus modifikacijos, kai ji veikiama elektromagnetinis laukas. ?iuo tikslu naudojamas magneto-optinis Farad?jaus efektas, atsirandantis daugelyje stiklini? med?iag?.

Robotams, automatin?ms surinkimo linijoms reikalingas labai jautrus jutiklinis jutiklis, kuris tur?t? b?ti paprastas, pigus, ma?o dyd?io, ma?as kodas, b?dingas stabilumas laikui b?gant ir atsparumas elektromagnetiniai laukai. Viename i? ?i? jutikli? ?viesos spindulys i? ?altinio, einantis per skirstytuv?, ?viesolaidin? katil? ir poliarizatori?, patenka ? jutikl?, kuris matuoja ?viesos spektrin? sud?t? su minimaliu sl?giu (lietimu). I? jutiklio naudojant veidrod? gr??tama ?viesa, turinti i?matuot? spektrin? sud?t? ?viesolaidinis kabelis ir skirstytuv? ? filtr?, nuo jo iki jautraus elemento ir i?vesties signalo imtuvo. Prietaiso optinis jautrumas priklauso nuo sl?gio ir med?iagos. Matuojant temperat?r? puslaidininkiniame ?taise esantis matavimo elementas gali b?ti naudojamas kaip atskiras optinis jutiklis, kuris yra plona puslaidininkin? plok?tel?, u?daryta tarp stiklo pluo?to gabal?li?, per kuri? perduodamas ?viesos signalas. Visas jutiklis yra ?d?tas ? vamzdel? i? ner?dijan?io plieno. ?viesa tiekiama ir pa?alinama i? jutiklio per daugiare?im? optinio pluo?to. Bangos ilgio ver?i? diapazonas, kuriame energija perduodama puslaidininkine plok?tele, did?ja tiesi?kai. Jutiklis skirtas matuoti temperat?r? nuo 243 iki 573 K.

1. Taikomoji optika: Proc. pa?alpa / L. G. Bob?iukas, Ju. V. Boga?iovas, N. P. Zakaznovas ir kiti; Po viso red. N.P. Zakaznova. M.: Mashinostroenie, 1988. -312 p.
2. Reg?jimo sistemos (pagrindiniai pagrindai, technin? ir programin? ?ranga) / A.N. Pisarevsky, A.F. Chernyavsky, G.A. Afanasiev ir kt.; Po viso red. A.N. Pisarevskis, A.F. ?erniavskis. L.: Mechanikos in?inerija. Leningradas. skyrius, 1988. 424 p.