?vod

R?zne meni?e neelektrick?ch veli??n na elektrick? veli?iny pevne zaujali svoje miesto v mnoh?ch oblastiach ?udsk?ho poznania a e?te viac v medic?ne. Je ?a?k? si predstavi? modern?ho lek?ra zaoberaj?ceho sa diagnostikou r?zne choroby a ich spracovanie, ktor? nie je zalo?en? na obrovskom mno?stve ?spechov v tak?ch ved?ch, ako je r?dioelektronika, mikroelektronika, metrol?gia, veda o materi?loch. A hoci s? senzory jednou z najpomal?ie sa rozv?jaj?cich oblast? lek?rskej elektroniky, a vlastne celej elektroniky v?bec, preva?n? v???ina diagnostick?ch a terapeutick?ch pr?strojov a syst?mov priamo ?i nepriamo obsahuje mno?stvo r?znych prevodn?kov a elektr?d, bez ktor?ch sa fungovanie tohto syst?mu nezaob?de. niekedy nemyslite?n?.

V predlo?enej pr?ci sa budeme zaobera? niektor?mi typmi sn?ma?ov. Ur?it? probl?m spo??va v obrovskej rozmanitosti lek?rskych senzorov, ako aj v pomerne malom po?te publik?ci? s?visiacich s touto t?mou.

Senzory z optick?ch vl?kien

Optoelektronika je celkom nov? oblas? vedy a techniky, ktor? sa objavila na priese?n?ku optiky a elektroniky. Treba poznamena?, ?e vo v?voji r?diov?ho in?inierstva od sam?ho za?iatku dvadsiateho storo?ia existuje neust?la tendencia ovl?da? elektromagnetick? vlny st?le vy??iu frekvenciu.

D?le?it?m momentom vo v?voji optoelektroniky je vytvorenie optick?ch vl?kien. V?skum sa stal obzvl??? intenz?vnym koncom 60. rokov a v?voj kremenn?ho vl?kna s n?zkym ?tlmom (20 dB/km) americkou spolo?nos?ou Corning v roku 1970 bol prelomovou udalos?ou a sl??il ako podnet na zv??enie tempa v?skumu a v?voja. v?voj po?as 70. rokov 20. storo?ia.

Optick? vl?kno je zvy?ajne jedn?ho z dvoch typov: jednore?imov?, v ktorom sa ??ri iba jeden re?im (druh distrib?cie pren??an?ho elektromagnetick?ho po?a), a viacvidov? s prenosom mnoh?ch (asi sto) re?imov.

?truktur?lne sa tieto typy vl?kien l??ia iba priemerom jadra - svetlovodivej ?asti, vo vn?tri ktorej je index lomu o nie?o vy??? ako v obvodovej ?asti - ?krupine.

AT medic?nska technika pou??vaj? sa viacvidov? aj jednovidov? optick? vl?kna. Multimode vl?kna maj? ve?k? (asi 50 µm) priemer jadra, ?o u?ah?uje ich vz?jomn? spojenie. Ale ke??e skupinov? r?chlos? svetla je pre ka?d? re?im in?, pri vysielan? ?zkeho sveteln?ho impulzu doch?dza k jeho expanzii (zv??enie disperzie). V porovnan? s multim?dov?mi vl?knami s? v?hody a nev?hody jednovidov?ch vl?kien obr?ten?: disperzia kles?, ale mal? priemer jadra (5–10 mm) zna?ne s?a?uje pripojenie vl?kien tohto typu a zavedenie laserov?ho sveteln?ho l??a do ich.

V?sledkom je, ?e jednovidov? optick? vl?kna na?li prevl?daj?ce vyu?itie v komunika?n?ch link?ch, ktor? vy?aduj? vysok? r?chlos? prenosu inform?ci? (vysokohodnotn? linky v hierarchickej ?trukt?re komunika?n?ch liniek) a multim?dov? optick? vl?kna sa naj?astej?ie pou??vaj? v komunika?n?ch link?ch s tzv. relat?vne n?zka r?chlos? prenosu inform?ci?. Existuj? takzvan? koherentn? optick? spojenia, kde s? vhodn? iba jednovidov? vl?kna. Vo viacvidovom optickom vl?kne sa koherencia prij?man?ch sveteln?ch v?n zni?uje, preto je jeho pou?itie v koherentn?ch komunika?n?ch vedeniach nepraktick?, ?o predur?ilo pou?itie iba jednovidov?ch optick?ch vl?kien v tak?chto vedeniach.

Naopak, aj ke? pri pou?it? optick?ch vl?kien pre sn?ma?e sa vy??ie uveden? faktory tie? odohr?vaj?, no v mnoh?ch pr?padoch je u? ich ?loha in?. Najm? pri pou?it? optick?ch vl?kien na koherentn? merania, kedy tieto vl?kna tvoria interferometer, je d?le?itou v?hodou jednovidov?ch vl?kien schopnos? pren??a? inform?cie o f?ze optickej vlny, ?o pri multim?dov?ch vl?knach nie je mo?n?. Preto je v tomto pr?pade potrebn? iba jednovidov? optick? vl?kno, ako pri koherentn?ch komunika?n?ch link?ch.

V praxi je v?ak pou?itie jednovidov?ho optick?ho vl?kna pri meraniach atypick? pre jeho mal? rozptyl. V senzorickej optoelektronike sa teda s v?nimkou interferometrov?ch senzorov pou??vaj? multim?dov? optick? vl?kna. T?to okolnos? sa vysvet?uje aj t?m, ?e d??ka optick?ch vl?kien pou??van?ch v senzoroch je ove?a men?ia ako v optick?ch komunika?n?ch syst?moch.

Treba poznamena? v?eobecn? v?hody optick?ch vl?kien:

• ?irokop?smov? pripojenie (predpoklad? sa a? nieko?ko desiatok terahertzov);
• · n?zke straty (minim?lne 0,154 dB/km);
• · mal? (asi 125 mikr?nov) priemer;
• · mal? (pribli?ne 30 g/km) hmotnos?;
• elasticita (minim?lny polomer ohybu 2 mm);
• mechanick? pevnos? (odol?va za?a?eniu v ?ahu pribli?ne 7 kg);
• · absencia vz?jomn?ho ru?enia (pressluchy typu zn?meho v telefonovan? ako „prechodn? rozhovory“);
• neinduk?n? (prakticky ?iadny vplyv elektromagnetick? indukcia a n?sledne negat?vne javy spojen? s v?bojmi blesku, bl?zkos?ou elektrick?ho vedenia, pr?dov?mi impulzmi v elektrickej sieti);
• bezpe?nos? proti v?buchu (zaru?en? absol?tnou neschopnos?ou vl?kna sp?sobi? iskru);
• vysok? elektrick? izola?n? pevnos? (napr?klad 20 cm dlh? vl?kno vydr?? nap?tie a? 10 000 V);
• · vysok? odolnos? proti kor?zii, najm? vo?i chemick?m rozp???adl?m, olejom, vode.

V praxi je pou?itie optick?ch sn?ma?ov najvy??ia hodnota posledn? ?tyri vlastnosti. Docela u?ito?n? s? tak? vlastnosti ako elasticita, mal? priemer a hmotnos?. ?irokop?smov? pripojenie a n?zke straty v?razne zvy?uj? mo?nosti optick?ch vl?kien, no tieto v?hody nie v?dy v?voj?ri sn?ma?ov rozpoznaj?. Av?ak z modern?ho poh?adu, ako funk?nos? optick?ch senzorov v bl?zkej bud?cnosti sa t?to situ?cia bude postupne zlep?ova?.

Ako bude uk?zan? ni??ie, v optick?ch senzoroch m??e by? optick? vl?kno pou?it? jednoducho ako prenosov? vedenie, alebo m??e hra? ?lohu najcitlivej?ieho prvku senzora. V druhom pr?pade sa vyu??va citlivos? vl?kna na elektrick? pole (Kerrov efekt), magnetick? pole(Faradayov efekt), vibr?cie, teplota, tlak, deform?cia (napr. ohyb). Mnoh? z t?chto efektov v optick?ch komunika?n?ch syst?moch s? hodnoten? ako nev?hody, zatia? ?o v senzoroch sa ich vzh?ad pova?uje sk?r za v?hodu, ktor? treba rozv?ja?.

Modern? sn?ma?e z optick?ch vl?kien umo??uj? mera? takmer v?etko. Napr?klad tlak, teplota, vzdialenos?, poloha v priestore, r?chlos? ot??ania, line?rna r?chlos?, zr?chlenie, vibr?cie, hmotnos?, zvukov? vlny, hladina kvapaliny, deform?cia, index lomu, elektrick? pole, elektriny, magnetick? pole, koncentr?cia plynu, d?vka ?iarenia. Cel? technika endoskopie je zalo?en? na pou?it? zv?zkov tak?chto vl?kien.

Ak rozdel?me senzory z optick?ch vl?kien z h?adiska pou?itia optick?ho vl?kna v nich, potom ich mo?no zhruba rozdeli? na senzory, v ktor?ch je optick? vl?kno pou?it? ako prenosov? vedenie, a senzory, v ktor?ch je pou?it? ako sn?mac? prvok. Senzory typu "prenosov? linka" pou??vaj? hlavne multim?dov? optick? vl?kna, zatia? ?o senzory typu senzor naj?astej?ie pou??vaj? jednovidov? optick? vl?kna.

S optick?mi senzormi s vl?knom ako prenosov?m veden?m je mo?n? mera? nasleduj?ce fyzik?lne veli?iny:

• · sn?ma? prechodov?ho typu: teplota (na z?klade merania zmeny kon?tantnej luminiscencie v multim?dov?ch vl?knach, v rozsahu 0 - 70 °C s presnos?ou ± 0,04 °C);
• Senzor reflexn?ho typu: koncentr?cia kysl?ka v krvi (doch?dza k zmene spektr?lnych charakterist?k, je detekovan? intenzita odrazen?ho svetla, optick? vl?kno je l??, s pr?stupom cez kat?ter).

Ak je optick? vl?kno v sn?ma?i pou?it? ako citliv? prvok, potom je to mo?n? nasleduj?ce aplik?cie:

• · Michelsonov interferometer umo??uje mera? pulz, r?chlos? prietoku krvi: pomocou Dopplerovho javu dok??eme zisti? tepov? frekvenciu - pou??vaj? sa jednovidov? aj viacvidov? vl?kna; rozsah merania: 10 -4 - 10 8 m/s.
• na z?klade neinterferometrickej ?trukt?ry je mo?n? zostroji? senzor, ktor? umo??uje ur?i? d?vku ionizuj?ce ?iarenie, pou?it?m fyzik?lnym javom je vznik farbiaceho centra, zistenou hodnotou je intenzita prech?dzaj?ceho svetla.

Stru?ne povedan?, treba poveda?, ?e hlavn?mi prvkami sn?ma?a s optick?mi vl?knami s?: optick? vl?kno, zariadenia vy?aruj?ce svetlo (sveteln? zdroj) a prij?maj?ce svetlo a optick? sn?mac? prvok.

Okrem toho s? potrebn? ?peci?lne vedenia na komunik?ciu medzi t?mito prvkami alebo na vytvorenie meracieho syst?mu so sn?ma?om. ?alej s? pre praktick? realiz?ciu optick?ch sn?ma?ov potrebn? prvky syst?movej techniky, ktor? spolu s uveden?mi prvkami a komunika?nou linkou tvoria merac? syst?m.

Klasifik?cia hlavn?ch ?trukt?r sn?ma?ov z optick?ch vl?kien:

• so zmenou charakterist?k vl?kna (vr?tane ?peci?lnych vl?kien);
• so zmenou parametrov prech?dzaj?ceho svetla;
• s citliv?m prvkom na konci vl?kna.

Ur?enie pr?tomnosti dielu na dopravn?ku automatizovanej linky, z?skanie inform?ci? o pr?ci osvet?ovacie zariadenie, riadenie kompaktn?ho, no v?konn?ho stroja .. V?ade sa vy?aduje minimum ch?b v riaden? procesov a ak d?jde k poruche, tak je d?le?it? pozna? pr??inu poruchy, aby sa chyby v bud?cnosti neopakovali, preto?e modern? technologick?ch procesov netoleruj? zl? kvalitu. Tu pr?du vhod senzory.

Existuje mnoho typov sn?ma?ov: magnetick?, induk?n?, fotoelektrick?, kapacitn? - ka?d? z nich m? svoje v?hody a nev?hody. Fotovoltika - jedna z najuniverz?lnej??ch. Tu a laserov? a infra?erven?, a jednol??ov? a reflexn?. Ale zv??ime senzory z optick?ch vl?kien, preto?e maj? naj?ir?ie mo?nosti konfigur?cie a perfektne sa hodia aj do t?ch najnepr?stupnej??ch miest.

Optick? senzor je rozdelen? na dvojicu zariaden?: vl?knov? fotoelektrick? zosil?ova? a optick? k?bel s optickou hlavou. K?bel pren??a svetlo zo zosil?ova?a.

Princ?p je tu jednoduch?. Vysiela? a prij?ma? spolupracuj?: prij?ma? detekuje sveteln? vlnu vy?arovan? vysiela?om. Technologicky sa tento proces realizuje r?znymi sp?sobmi: sledovan?m uhla svetelnej vlny, meran?m mno?stva svetla alebo meran?m doby n?vratu svetelnej vlny s cie?om zmera? vzdialenos? k objektu.

Optick? zdroj a prij?ma? m??u by? umiestnen? jednoducho v hlavici (dif?zne alebo reflexn? jednotky), alebo m??u by? vyroben? samostatne - dve hlavice (jednol??ov? jednotky). Hlava optick?ho sn?ma?a obsahuje vo vn?tri elektroniku, pri?om prij?ma? je s elektronikou prec?zne prepojen? pomocou optick?ho vl?kna. Prijat? a vysielan? vlny prech?dzaj? vl?knom podobn?m sp?sobom ako pri vysokor?chlostnom prenose d?t v sie?ach s optick?mi vl?knami.

V?hodou tohto oddelenia je, ?e prij?ma? je in?talovan? na meranom objekte. Optick? k?bel je polo?en? a pripojen? k zosil?ova?u, ktor? je umiestnen? v ?peci?lnej riadiacej skrini, ktor? chr?ni zosil?ova? pred vonkaj??mi, ?asto tvrd?mi, ?ivotn? prostredie v?robn? podnik. V?ber mo?nost? je pestr?. Zosil?ova?e s? jednoduch? a zlo?it?, najm? - multifunk?n?, so schopnos?ou vykon?va? logick? a sp?nacie oper?cie.

Z?kladn? zosil?ova?e optick?ch sn?ma?ov maj? minimum elektronick?ch komponentov a funk?nosti a tie najzlo?itej?ie s? plug and play, elektronika v nich je plne prisp?sobite?n?. Niektor? elektronika sn?ma?a je schopn? spracova? viac ako 10 vl?knov?ch vstupov. Samozrejme, existuje aj indik?cia. Indik?tory ukazuj?, ?i sn?ma? funguje spr?vne. Okrem toho existuj? ?al?ie funkcie.

Rozhranie k ovl?da?u je ur?en? v?stupn?m form?tom. Tu je k dispoz?cii nastavenie sn?ma?a a reset zosil?ova?a. V?stupy s? norm?lne otvoren?, norm?lne zatvoren?, kolektor, emitor, push-pull. Pripojenie sa vykon?va pomocou k?bla s viackol?kov?m konektorom. Programovanie sa vykon?va pomocou tla?idiel alebo jednoducho pomocou potenciometra.

Dodato?n? flexibilitu poskytuj? mo?nosti sn?ma?ov, ako je oneskorenie zapnutia/vypnutia, impulzn? v?stupy a preru?ovan? vyl??enie sign?lu pre v???iu vo?nos? pri detailovan? a nastavovan? parametrov zosil?ova?a v z?vislosti od individu?lnych po?iadaviek. proces produkcie. Oneskorenia v?m umo??uj? spomali? reakciu pracovn?ho tela, preru?ovan? sign?ly - sl??ia ako znamenie, ?e s? poru?en? pracovn? podmienky. V?etko je nakonfigurovan? individu?lne.

LED indik?cia stavu v?stupu, pr?padne pr?tomnos? displeja s inform?ciami o sign?loch a stavoch v?stupov – to s? pokro?il? mo?nosti, ktor? umo??uj? diagnostikova? a naprogramova? senzor priamo na mieste.

Pre stabilnej?ie merania v meniacom sa prostred? je vhodn? sn?ma? so zv??enou vzorkovacou frekvenciou a filtrovan?m sign?lu. Blok, aj ke? bude st?le pracova? na n?zkej frekvencii, bude napriek tomu u?ito?n?. Oneskorenia zapnutia/vypnutia pom??u zos?ladi? v?stupn? a vstupn? sign?ly.

Pou?itie pomocn?ch blokov roz??ri mo?nosti programovania, napr?klad m??ete nastavi? citlivos? meracieho prvku pri pr?ci so ?peci?lnymi materi?lmi, ako je sklo, alebo naprogramova? vypnutie/zapnutie medzi sp?nac?mi bodmi: sledovanie polohy dielca a jeho polohovanie v priestore.

Kr?sa k?blov z optick?ch vl?kien spo??va v tom, ?e pren??aj? svetlo namiesto pr?du. Mo?n? konfigur?cie z r?zne materi?ly, s r?znym stup?om citlivosti hl?v.

Dif?zny k?bel z optick?ch vl?kien pozost?va z p?ru d?h, z ktor?ch jedna ide do zosil?ova?a, druh? - do citlivej hlavy. K citlivej hlavici s? z?rove? pripojen? dva k?ble – jeden pre sveteln? zdroj, druh? pre elektroniku.

Jednol??ov? optick? k?bel obsahuje p?r rovnak?ch k?blov, z ktor?ch ka?d? je pripojen? k zosil?ova?u a m? vlastn? optick? hlavu. Jeden k?bel sa pou??va na prenos svetla, druh? - na pr?jem.

Samotn? vl?kno je zvy?ajne sklenen? alebo plastov?. Plast – ten??, lacnej??, pru?nej??. Sklo je pevnej?ie a m??e pracova? na viac vysok? teploty Oh. Plast je mo?n? reza? na po?adovan? d??ku, zatia? ?o sklo sa re?e a? vo f?ze v?roby. Vl?knit? pl??? - od extrudovan?ho plastu a? po nerezov? oplet, pre drsn? podmienky prev?dzka.

Najd?le?itej?ou vecou pri v?bere optick?ho sn?ma?a je v?ber spr?vnej optickej hlavy. Koniec koncov, pr?ve s citlivos?ou hlavy je spojen? presnos? detekcie ?ast?, mal?ch, pevn?ch alebo pohybliv?ch. Pod ak?m uhlom bude prij?ma? a vysiela? umiestnen? vo vz?ahu k objektu, ak? je pr?pustn? rozptyl. ?i je potrebn? okr?hly zv?zok vl?kien na z?skanie kruhov?ho l??a alebo pred??en? zv?zok na z?skanie horizont?lnej projekcie.

Pokia? ide o okr?hle l??e, v dif?znej hlave m??u by? rovnomerne rozvetven? so v?etk?mi zdrojov?mi vl?knami na jednej polovici a s prij?mac?mi vl?knami na druhej strane. Tento dizajn sa vyskytuje ?asto, ale m??e sp?sobi? oneskorenie pri ??tan? inform?ci? z ?asti pohybuj?cej sa v pravom uhle k bifurka?nej ?iare.

Variant s Rovnomern? rozdelenie zdrojov? a prij?macie vl?kna poskytuj? rovnomernej?ie l??e. Rovnomern? l??e v?m umo??uj? vyrovna? ??inky vysielania a prij?mania v?n a detekcia sa uk??e ako nez?visl? od smeru pohybu objektu.

Typ optickej hlavy, d??ka k?bla a zosil?ova? maj? v?znamn? vplyv na sn?maciu vzdialenos? optiky. Je ?a?k? poskytn?? presn? odhad, ale v?robcovia tieto ?daje uv?dzaj?. Jednol??ov? sn?ma? m? v???? dosah ako dif?zny. Dlh?ie vl?kno - krat?? dosah. Dokonalej?? zosil?ova? - silnej?? sign?l, v???? dosah.

V priemyselnej automatiz?cii sa ?oraz ?astej?ie pou??vaj? distribuovan? I/O a je mo?n? pripoji? viacero k?blov z optick?ch vl?kien k jedn?mu rozde?ova?u.

Optick? zosil?ova?e s? ?asto samostatn? jednokan?lov? zariadenia na DIN li?tu, ?ahko sa montuj? do panelu a jedinou nev?hodou je smerovanie pripojen? z jednotliv?ch zosil?ova?ov.

Kolektor m??e zoskupi? viacero kan?lov vl?kien v jednom riadiacom centre: kolektory s? vybaven? displejmi s ponukami a ka?d? kan?l je naprogramovan? samostatne. Nakonfigurovan? kan?ly je mo?n? pou?i? pomocou logiky AND/OR, ?o v?razne zjednodu?uje riadenie PLC.

Aplik?cia vl?knov? optika dobre sa prejavuje v syst?moch pracuj?cich v podmienkach siln?ho elektrick?ho ?umu. Optick? vl?kno nevn?ma elektrick? ?um a elektronick? zosil?ova? je chr?nen? skri?ou. Mal? mont??ne linky s automatizovanou detekciou dielov na dopravn?koch v procese mont??e zariaden? s? ?al??m ve?mi s?ubn?m a u? celkom be?n?m smerom vyu?itia optoelektroniky. vl?knov? senzory.

Hlavy s r?znou orient?ciou, r?zne ve?kosti, vynikaj?ci v rozptyle, aby poskytoval spr?vny stupe? presnosti zaostrenia bez oh?adu na ve?kos? sn?ma?a – to v?etko spolu s logikou ovl?dania otv?ra obrovsk? potenci?l pr?le?itost?. Napr?klad jeden senzor detekuje pr?tomnos? dielu na za?iatku mont??e a druh? potvrd? koniec mont??e.

In?mi slovami, bez oh?adu na aplik?ciu je d?le?it? vybra? sn?ma? a hlavicu s parametrami vhodn?mi pre po?adovan? spotrebite?sk? aplik?ciu: z h?adiska rozptylu, vzdialenosti, vzorkovania, mo?nost? nastavenia a programovania.

Jedin?m mo?no m?nusom je, ?e vl?kna nem??u by? nadmerne ohnut?. Oplat? sa ohn?? trochu viac a d?jde k neopravite?nej plastickej deform?cii vl?kien, priepustnos? zn??i alebo ?plne zmizne. Pr?pustn? polomer ohybu z?vis? od typu vl?kna, ve?kosti a rozptylu vl?kien vo zv?zku. Tieto vlastnosti je potrebn? zv??i? pri v?bere sn?ma?a pre va?u aplik?ciu.

Pou?itie optick?ch senzorov je ekonomicky realizovate?n? vo ve?k?ch zariadeniach, kde ve?k? mno?stvo ovl?da?e pre neust?le monitorovanie hlavn?ch zariaden?. Pre prev?dzku v n?ro?n?ch podmienkach sa vyr?baj? ?peci?lne modely, ktor? s? odoln? vo?i vysok?m teplot?m, agres?vnemu prostrediu a schopn? vykon?va? svoje funkcie vo v?kuu. V z?vislosti od princ?pu ?innosti zariadenia sa rozli?uj? bodov? a distribuovan? sn?ma?e.

Bod

Hlavn?m prvkom s? tu mrie?ky Bregg - selekt?vne zrkadl?. ?iarenie vstupuj?ce do optick?ho sn?ma?a zo ?irokop?smov?ho zdroja sa odr??a vo forme ?zkeho spektr?lneho p?sma. Zvy?ok svetla sa pohybuje pozd?? vl?kna. T?to technol?gia umo??uje umiestni? viacero ovl?da?ov po celej d??ke vedenia, ??m sa z?skaj? absol?tne hodnoty bez dodato?nej kalibr?cie. Toto je dnes najspo?ahlivej?ia mo?nos? monitorovania.

Pou??van?m bodov? sn?ma?e mo?no mera?:

• teplota;
• vibr?cie;
• tlak;
• deform?cie;
• rohy at?.

Distribuovan?

Kon?trukcia distribuovan?ho sn?ma?a z optick?ch vl?kien ur?en?ho na regul?ciu teploty obsahuje nieko?ko z?kladn?ch prvkov. Toto je optick? vl?kno a sn?ma?. Podobn? syst?m sa pou??va v pr?padoch, ke? je potrebn? monitorovanie pre dia?kov? vedenia. Ako to funguje: Sn?ma? generuje laserov? impulz, ktor? je sp?tne rozpt?len? v optickom vl?kne. Anal?za tohto spektra pom?ha zisti? teplotu v ka?dom k???ovom bode vl?kna.

Na ochranu ve?k?ch predmetov a meranie deform?ci? si m??ete zak?pi? akustick? senzory. Funguj? na podobnom princ?pe. Rozdiel je v tom, ?e analyz?tor nemeria spektrum, ale oscil?cie sp?tne rozpt?len?ho ?iarenia. V?aka t?mto ?dajom je mo?n? ur?i? zdroj zvukovej vlny a v pr?pade neopr?vnen?ho z?sahu v?as zakro?i?.

Pon?kame

Pr?tomnos? optick?ch senzorov v?m umo??uje plne kontrolova? stav d?le?it? vlastnosti. Tieto zariadenia s? odoln? vo?i elektrick?mu a magnetick?mu ru?eniu. S? nen?ro?n? na ?dr?bu, spo?ahliv?, odoln?, ekonomicky spotreb?vaj? elektrick? energiu, m??u by? prev?dzkovan? v mraze a extr?mnom teple.

V na?om obchode si m??ete k?pi? produkty od spolo?nosti Omron a ?al??ch zn?mych v?robcov podobn? vybavenie. Na?i mana??ri v?m vo v?etkom poradia technick? z?le?itosti. V pr?pade, ?e sa pl?nuje pou?itie senzorov, existuj? mo?nosti extr?mnych podmienkach. Na?im z?kazn?kom pon?kame len certifikovan? produkty pod?a dostupn? ceny. V pr?pade potreby si m??ete objedna? slu?by in?talat?rov.

Strana 1

Vl?knov? optick? senzory s? v s??asnosti jednou z najdynamickej?ie sa rozv?jaj?cich oblast? optoelektroniky. Za posledn?ch 30 rokov do?lo k r?chlemu prechodu od najjednoduch??ch n?vrhov optick?ch sn?ma?ov teploty a tlaku k vytvoreniu ?irokej ?k?ly sn?ma?ov. fyzik?lnych veli??n, ktor? dnes vedci a in?inieri vyu??vaj? v r?znych oblastiach vedy a techniky. Intenz?vny v?voj a zdokona?ovanie optick?ch senzorov je do zna?nej miery stimulovan? neust?le sa roz?iruj?cim procesom zav?dzania optick?ch telekomunika?n?ch siet? v r. ka?dodenn? ?ivot. Okrem neust?leho zdokona?ovania charakterist?k elementovej b?zy vl?knovej optiky, ktor? sa priamo vyu??va vo v?robnej technol?gii optick?ch senzorov, sa tak otv?raj? ?irok? perspekt?vy pre vytv?ranie rozvetven?ch merac?ch syst?mov, ktor? organicky sp?jaj? vlastnosti komunika?n?ch syst?mov. a monitorovacie syst?my, ktor?ch konfigur?ciu je mo?n? neust?le zlep?ova? bez zapojenia ?al??ch komunika?n?ch dia?nic. Nezanedbate?nou v?hodou optick?ch sn?ma?ov je aj zavedenie nov?ch kval?t do merac?ch syst?mov, ak?mi s?: mal? rozmery, odolnos? vo?i nekontrolovan?m a agres?vnym vplyvom prostredia a elektromagnetick?mu ru?eniu, vysok? citlivos?, meracia vzdialenos? a mo?nos? multiplexovania jednotliv?ch sn?ma?ov do komplexu meracie syst?my, vyrobite?nos? a potenci?lne n?zke n?klady.

Vl?knov? senzory na b?ze SFIFP a VFIFP s? zvy?ajne mal?ch rozmerov a s? najvhodnej?ie na lok?lne merania parametrov fyzik?lnych pol?.

Amplit?dov? optick? senzory, v ktor?ch v d?sledku vonkaj?ieho fyzik?lneho vplyvu doch?dza k priamej modul?cii intenzity optick?ch sign?lov ??riacich sa svetlovodmi, s? najjednoduch?ie a naj?ah?ie pou?ite?n? kon?trukcie FOS. K dne?n?mu d?u boli vyvinut? r?zne n?vrhy fyzik?lnych veli??n s amplit?dou FOS, ktor? mo?no podmiene?ne rozdeli? do dvoch hlavn?ch tried. Do prvej triedy sn?ma?ov patr? amplit?dov? FOS, v ktorej optick? vl?kna plnia pas?vnu funkciu spojen? len s pr?vodom a odvodom ?iarenia z citliv?ho prvku. Tak?to kon?trukcie s? vysoko citliv? a celkom jednoduch?, ale maj? mno?stvo nev?hod, ktor? neumo??uj? ich pou?itie v distribuovan?ch merac?ch syst?moch. Tieto nedostatky spo??vaj? v potrebe preru?enia s?visl?ho vl?knov?ho vedenia, aby sa zabezpe?il vstup ?iarenia do citliv?ho prvku sn?ma?a, ?o vedie k v?razn?m strat?m sveteln?ho v?konu na prepojovac?ch prvkoch, navy?e pou?itie nepodobn?ch optick? komponenty sp?sobuje n?zku mechanick? stabilitu charakterist?k merac?ch zariaden?.

V optick?ch senzoroch pracuj? VOBR v re?ime odrazu ?iarenia.

Ostatn? komponenty optick?ch sn?ma?ov, ako s? rozbo?ova?e vl?kien, je mo?n? prev?dzkova? bez zmeny ich vlastnost? do tepl?t 200 - 300 C a zdroje ?iarenia, fotodetektory a modul?tory do tepl?t 100 - 150 C. Z tohto d?vodu s? zdroje ?iarenie, multiplexovanie senzorov a spracovanie sign?lov v syst?moch telemetrie s optick?mi vl?knami vo vesm?re musia by? uzavret? v ?peci?lnych chladen?ch jednotk?ch.

V?znamn? miesto medzi optick?mi senzormi m??u zauja? polariza?n? senzory a senzory na b?ze jednovl?knov?ch multim?dov?ch interferometrov, ktor? podobne ako Fabry-Perot vl?knov? interferometre vy?aduj? len jednu dr?hu meracieho vl?kna a nevy?aduj? dodato?n? referen?n? rameno, ?o zna?ne zjednodu?uje n?vrh merac?ch syst?mov.

Optick? vl?kna pre optick? senzory V s??asnosti je hlavnou prioritou priemyslu optick?ch vl?kien v?voj optick?ch vl?kien pre telekomunika?n? aplik?cie. Tieto vl?kna maj? n?zky ?tlm 0 5 dB/km a s? optimalizovan? na pou?itie v spektr?lnom rozsahu okolo 1 3 a 1 55 µm. Tieto dve vlnov? d??ky ?iarenia s? zauj?mav? z h?adiska nulovej disperzie materi?lu (1 3 µm) a minim?lnych str?t (1 55 µm) pre jednovidov? kremenn? vl?kna. Vytvorenie optick?ch senzorov z?rove? vy?aduje pou?itie ?iarenia z in?ch oblast? spektra, ako aj multim?dov?ch optick?ch vl?kien. Pre vl?knov? senzory je tie? ve?mi d?le?it? optimalizova? v?ber priemeru jadra, jeho materi?lu a rozdielu medzi indexmi lomu jadra a pl???a.

Zdrojmi ?iarenia vo vl?knov?ch optick?ch senzoroch s? lasery (plynov?, polovodi?ov? lasery), sveteln? di?dy, superluminiscen?n? a laserov? ?iari?e z optick?ch vl?kien. Sveteln? di?dy a superluminiscen?n? vl?knov? ?iari?e s? zalo?en? na spont?nnej emisii svetla, v d?sledku ?oho maj? viac ?irok? rozsah?iarenie a ove?a krat?ia koherentn? d??ka nimi vy?arovan?ho svetla. ?tatistika spont?nnej emisie t?chto sveteln?ch zdrojov je navy?e bl?zka ?tatistike tepeln?ch zdrojov ?iarenia, ??m s? pre ne rozhoduj?ce kol?sanie intenzity svetla. Laserov? zdroje?iarenie s relat?vne n?zkou intenzitou hluku a ?zkym spektr?lnym p?smom emitovan?ho svetla s? vysoko koherentn? zdroje svetla, ?o z nich rob? zdroje intenzity hluku a zdroje f?zov?ho hluku.

Priestorov? rozl??enie distribuovan?ch optick?ch sn?ma?ov SMBS je ur?en? dobou trvania impulzu sondovacieho lasera, pri?om presnos? merania teploty a deform?cie vl?kna z?vis? od pomeru sign?lu k ?umu v meracom syst?me a presnosti merania. meranie Brillouinovho frekven?n?ho posunu v spektre ?iarenia.

Tak?mito nez?visl?mi sn?ma?mi m??u by? sn?ma?e teploty z optick?ch vl?kien zalo?en? na Ramanovom efekte alebo rozptyle SBS.

Mno?stvo pr?c s?vis? s vytvoren?m vl?knov?ch optick?ch sn?ma?ov teploty, ktor?ch ?innos? je zalo?en? na posune optickej absorp?nej hrany polovodi?ov.

Ako marketing vyhliadok na zavedenie v?voja optick?ch senzorov do technol?gie a priemyseln? produkcia, ich trh je len v Severn? Amerika do roku 2010 sa zv??i na 5 mili?rd dol?rov. Najv???ie vyhliadky na vyu?itie optick?ch senzorov s? v odvetviach ako: chemick? a ropn? rafin?rsky priemysel, letectvo a vesm?rna technika, doprava, stavebn?ctvo, biomedic?nsky priemysel, vojensk? aplik?cie at?. Vl?knov? gyroskopy boli ?iroko vyvinut?, v kombin?cii s digit?lnymi mapami a Glob?lny satelitn? komunika?n? syst?m umo?nil vytv?ra? kvalitat?vne nov? naviga?n? syst?my pre lietadl? a automobily, ktor? svojimi vlastnos?ami v?razne prevy?uj? ich elektronick? n?protivky. Dnes sa u? do polohovac?ch syst?mov robotick?ch zariaden? za??naj? zav?dza? vl?knov? gyroskopy.

Princ?p ?innosti optick?ch sn?ma?ov je zalo?en? na prevode nameran?ch fyzik?lnych veli??n na modulovan? sveteln? sign?l s jeho n?sledn?m prenosom cez optick? linka komunik?ciu, dek?dovanie a pou??vanie. Svetlo generovan? laserom, svetelnou di?dou alebo in?m zariaden?m m??e by? modulovan? v amplit?de, f?ze, frekvencii, ??rke impulzu a polariz?cii. V pr?pade potreby s? modulovan? sveteln? sign?ly zosilnen? alebo zoslaben?, pren??an? na dia?ku, konvertovan? z optick?ho na digit?lne a naopak. Pod?a charakteru pou?itia charakterist?k optick?ho vl?kna mo?no senzory z optick?ch vl?kien rozdeli? do dvoch tried – vonkaj?ie a vn?torn?.

Extern? senzory vyu??vaj? vl?knov? vedenia len ako mas?vny prvok na prenos optick?ho sign?lu z jedn?ho bodu do druh?ho, zo zdroja svetla do senzora a zo senzora do detektora. V?sledok vyhodnotenia nameran?ch hodn?t alebo charakterist?k javu, vn?man? extern?mi optick?mi zariadeniami, s?m osebe nez?vis? od charakterist?k vl?kna, preto?e inform?cie o meran? nes? nasleduj?ce javy: preru?enie sveteln? tok, odraz svetla, filtrovanie vlnovej d??ky svetla a prenos na r?znych vlnov?ch d??kach, zmena energie ?iarenia priv?dzan?ho do optick?ho vedenia. Senzory, ktor? vyu??vaj? preru?enie sveteln?ho toku pren??an?ho medzi dvoma ?as?ami optick?ho vedenia, s? ve?mi be?n? a pomerne flexibiln? zariadenia. ?innos? sn?ma?ov je zalo?en? na princ?pe blokovania sveteln?ho l??a. Pr?kladom tohto typu sn?ma?a je po??tadlo dielov priv?dzan?ch na mont??nu linku alebo balenie.

Senzor, ktor? ovplyv?uje intenzitu svetla vstupuj?ceho do optick?ho vl?kna, je v princ?pe schopn? ovplyv?ova? farebn? alebo frekven?n? spektrum sign?lu pren??an?ho do optick?ho vl?kna. Tak?to spektr?lne modul?tory s? z?kladom merac?ch syst?mov spojen?ch s filtrovan?m vlnovej d??ky svetla a prenosom na r?znych vlnov?ch d??kach. S ich pomocou sa zis?uje pr?tomnos? a kvantitat?vny pomer r?znych zlo?iek v kvapaln?ch zmesiach, v?skyt farebn?ho dymu v uzavret?ch objemoch, farebn? zlo?ky v skl?ch a ?iviciach a tie? meranie teploty, pri ktorej sa men? farba ur?it?ch m?di?, ako s? kry?t?ly. .

Senzory na meranie intenzity svetla alebo optick?ho v?konu mo?no pou?i? na rozpoznanie polohy ?asti alebo komponentu elektronick?ho zariadenia na dopravn?ku alebo uchopova?i. Senzor reaguje na nedostato?n? osvetlenie detektora alebo nespr?vne osvetlenie jednej alebo dvoch ?trb?n a signalizuje potrebu korekcie polohy dielca. Podobn? zariadenia?iroko pou??van? v robotick?ch mont??nych link?ch. Ke??e reaguj? na relat?vnu zmenu osvetlenia, ich presnos? je nez?visl? od zmien intenzity svetla generovan?ho jeho zdrojom.

Vo vn?torn?ch senzoroch akt?vny prvok je samotn? optick? vl?kno, ktor? men? svoje prenosov? charakteristiky. optick? linka(alebo jeho sekcia) s? s??asne sn?ma?e. Meran? parameter tak ?i onak ovplyv?uje vlastnosti vl?kna a n?sledne aj charakteristiky sveteln?ho l??a, ktor? cez ne prech?dza. V tomto pr?pade sa m??e zmeni? skupinov? alebo f?zov? r?chlos? ??renia, optick? sila absorbovan? vo veden? z optick?ch vl?kien.

Princ?p ?innosti sn?ma?ov, ktor? zaznamen?vaj? zmenu polariza?n?ho uhla svetla po jeho prechode optick?m veden?m, je zalo?en? na fenom?ne rot?cie polariza?nej roviny v d?sledku modifik?cie optickej indika?nej ?iary optick?ho vl?kna pri vystaven? elektromagnetick? pole. Na tento ??el sa vyu??va magnetooptick? Faradayov efekt, ktor? sa vyskytuje v mnoh?ch sklovit?ch materi?loch.

Pre roboty, automatick? mont??ne linky je potrebn? ve?mi citliv? dotykov? senzor, ktor? by mal by? jednoduch?, lacn?, mal?ch rozmerov, mal by ma? mal? k?d, charakteristick? stabilitu v ?ase a odolnos? vo?i elektromagnetick? polia. V jednom z t?chto sn?ma?ov l?? svetla zo zdroja prech?dzaj?ci cez rozde?ova?, optick? kotol a polariz?tor vstupuje do sn?ma?a, ktor? meria spektr?lne zlo?enie svetla s minim?lnym tlakom (dotykom). Zo sn?ma?a sa pomocou zrkadla vracia svetlo s nameran?m spektr?lnym zlo?en?m optick? k?bel a rozbo?ova?a k filtru, od neho k citliv?mu prvku a prij?ma?u v?stupn?ho sign?lu. Optick? citlivos? zariadenia z?vis? od tlaku a materi?lu. Pri meran? teploty mo?no ako diskr?tny optick? senzor pou?i? merac? prvok na polovodi?ovom zariaden?, ?o je tenk? polovodi?ov? doska uzavret? medzi kusmi sklenen?ho vl?kna, cez ktor? sa pren??a sveteln? sign?l. Cel? sn?ma? je uzavret? v trubici z z nehrdzavej?cej ocele. Svetlo je dod?van? do sn?ma?a a odv?dzan? z neho v multim?de optick? vl?kno. Rozsah hodn?t vlnov?ch d??ok, v ktor?ch sa energia pren??a polovodi?ovou doskou, sa line?rne zvy?uje. Senzor je ur?en? na meranie tepl?t od 243 do 573 K.

1. Aplikovan? optika: Proc. pr?spevok / L.G.Bobchuk, Yu.V.Bogachev, N.P.Zakaznov a ?al??; Pod celkom vyd. N. P. Z?kaznov?. M.: Mashinostroenie, 1988. -312 s.
2. Syst?my videnia (z?kladn? z?klady, hardv?r a softv?r) / A. N. Pisarevsky, A. F. Chernyavsky, G. A. Afanasiev a kol.; Pod celkom vyd. A.N. Pisarevsky, A.F. Chernyavsky. L.: Stroj?rstvo. Leningrad. odbor, 1988. 424 s.