Under fiberoptisk temperaturm?tning ( engelsk version DTS = Distributed Temperature Sensing) f?rst?r anv?ndningen av optoelektroniska temperaturm?tningsinstrument d?r glasfibrer anv?nds som linj?ra sensorer. Typiska applikationer f?r linj?ra fibertemperatursensorer ?r s?kerhetsrelaterade omr?den som brandlarmsystem i v?g-, j?rnv?gs- eller servicetunnlar; termisk styrning av elkablar och luftledningar utrustning f?r att optimera arbetsrelationer; f?rb?ttra effektiviteten hos olje- och gask?llor; s?kerst?lla s?kra arbetsf?rh?llanden f?r industriella induktionssm?ltugnar; kontroll av t?thet av beh?llare med flytande naturgas p? fartyg i lossningsterminaler; uppt?ckt av l?ckor p? dammar och uppd?mningar; temperaturkontroll i kemiska processer; uppt?ckt av l?ckor i r?rledningar.

Arbetsprincip f?r fiberoptisk sensor

Fysisk p?verkan p? den optiska fibern, s?som: temperatur, tryck, sp?nningskraft, ?ndrar lokalt egenskaperna f?r ljustransmission och leder som ett resultat till en f?r?ndring av egenskaperna hos den bakre reflektionssignalen. I hj?rtat av m?tsystem baserade p? fiberoptiska sensorer anv?nds en j?mf?relse av spektra och intensiteter f?r den initiala laserstr?lningen och str?lning som sprids tillbaka efter att ha passerat genom fibern.

Bak?tspridning av ljus n?r det uts?tts f?r temperatur

Optiska fibrer ?r gjorda av dopat kvartsglas. Kvartsglas ?r en sorts kiseldioxid (SiO2) med en amorf fast struktur. Temperaturp?verkan initierar vibrationer i det molekyl?ra gittret. N?r ljus tr?ffar termiskt exciterade molekyler uppst?r en interaktion mellan ljuspartiklar (fotoner) och elektroner. S?lunda sker ljusspridning i en optisk fiber, ?ven k?nd som Ramanspridning.

?terspridning av ljus best?r av flera spektrala komponenter:
. Rayleigh-spridning, med en v?gl?ngd som liknar den som anv?nds i en laserk?lla;
. F?rst?rker komponenter av Raman-spridning med en v?gl?ngd som ?r l?ngre ?n den f?r laserk?llan som anv?nds, vid vilken fotoner emitteras;
. Anti-Stokes-komponenter av Raman-spridning med en kortare v?gl?ngd j?mf?rt med Rayleigh-spridning, d?r fotoner absorberas.

Spridningsintensiteten f?r det s? kallade anti-Stokes-omr?det beror p? temperaturen, medan Stokes-omr?det ?r praktiskt taget oberoende av temperaturen. Den lokala temperaturen f?r en optisk fiber h?rleds fr?n f?rh?llandet mellan anti-Stokes och Stokes ljusintensiteter.

Brillouin-linjer, som ?r mer intensiva ?n Stokes-linjer, men har en mindre spektral f?rskjutning.Denna spektrala f?rskjutning orsakas av akustiska vibrationer i fiberns kristallgitter och b?r information om de mekaniska p?frestningar och temperaturer som verkar p? fibern. Effekten av mekaniska p?k?nningar och temperaturer leder till en f?r?ndring av positionen f?r Brillouin-linjen p? v?gl?ngdsskalan.

Temperatursensorer baserade p? Raman-linjer

av de flesta modern utrustning i ett ?vervakningssystem f?r temperaturf?rdelning, till exempel i r?rledningar, anv?nds en distribuerad fiberoptisk temperatursensor baserad p? Raman-linjer. Funktionsprincipen f?r sensorn ?r att intensiteten hos Stokes Raman-komponenten av den spridda str?lningen ?r praktiskt taget oberoende av temperaturen, och intensiteten hos Anti-Stokes-linjen ?r starkt relaterad till temperaturen. Detta g?r det m?jligt att, genom att best?mma f?rh?llandet mellan intensiteten f?r Anti-Stokes-linjen och Stokes-linjen, best?mma temperaturv?rdet. Detta tillv?gag?ngss?tt g?r det m?jligt att bli av med felet som ?r f?rknippat med m?jliga fluktuationer i kraften hos sonderingslaserpulsen. System av denna typ kan fungera ?ver avst?nd p? flera kilometer. Den rumsliga uppl?sningen kan n? 0,5 m.

Metod f?r m?tning

Den mest k?nda bak?tspridningsmetoden ?r OTDR-metoden (= Optical Time Domain Reflectometry = Optical Time Domain Reflectometry). Den ?r baserad p? den pulsakustiska metoden (pulser och eko), som ett resultat av skillnaden i utbredningstid mellan s?ndnings- och detekteringstid f?r ljuspulser, kan niv?n och platsen f?r spridningen best?mmas. F?rh?llandet mellan den emitterade ljusspridningen och Raman-effekten, backscatter-signalen i m?tningen av Raman-spridningsljus ?r en faktor p? 1000. D?rf?r kan en lokalt distribuerad Raman-temperatursensor med OTDR-teknik endast realiseras med kraftfulla (dyra) pulsade lasrar (vanligtvis solida lasrar) och snabb, ?ven dyr, signaleringsteknik.

Raman-temperatursensorn OFDR (OFDR, Optical Frequency Domain Reflectometry = frequency domain reflectometry) utvecklad av LIOS Technology GmbH fungerar inte i tidsdom?nen, som OTDR-teknik, utan i frekvensdom?nen. OFDR-metoden erh?ller information om den lokala f?r?ndringen i temperatur om backscatter-signalen som detekteras under hela m?ttiden m?ts som en funktion av frekvens och i komplex (komplex ?verf?ringsfunktion), och sedan uts?tts f?r en Fourier-transform. De betydande f?rdelarna med OFDR-tekniken ?r det kvasi-kontinuerliga laseremissionsl?get och den smalbandiga detekteringen av den optiska backscatter-signalen, som ett resultat av vilket ett betydligt h?gre signal-brusf?rh?llande uppn?s ?n med anv?ndningen av pulsteknik . Denna tekniska f?rdel till?ter anv?ndningen av billiga halvledarlaserdioder och billiga elektroniska komponenter f?r signal?verf?ring. De motarbetas av den tekniskt komplexa Raman str?ljusm?tningen (komplex m?tning enligt magnitud och fas) och den h?ga kostnadsdelen p? grund av FFT (Fourier Transform Unit) som kr?vs f?r signalbehandling och med h?gre krav p? linj?riteten hos elektroniska enheter och komponenter .

M?tsystemets uppbyggnad

Den schematiska strukturen av ett fiberoptisk temperaturm?tningssystem best?r av en signalbehandlingsenhet med en frekvensgenerator, en laser, en optisk modul, en mottagningsenhet och en mikroprocessorenhet, samt en ljusledarkabel (kvartsglasfiber) som en linj?r temperatursensor. I enlighet med OFDR-metoden moduleras laserintensiteten sinusformigt under m?ttidsintervallet och frekvensen moduleras i form av en linj?r frekvensmodulering. Frekvensavvikelse ?r en direkt orsak till lokal respons av OTDR. Frekvensmodulerat laserljus riktas in i ljusledaren. Raman-spritt ljus dyker upp var som helst l?ngs fibern, s?nds ut i alla riktningar. En del av det spridda Raman-ljuset r?r sig i motsatt riktning mot signalbehandlingsenheten. D?refter utf?rs spektralfiltrering av det bak?tspridda ljuset, dess omvandling i m?tkanalerna till elektriska signaler, f?rst?rkning och elektronisk bearbetning. Mikroprocessorn ber?knar Fouriertransformen. Som ett mellanresultat erh?lls Raman-backscatter-kurvor som en funktion av kabell?ngden. Amplituden f?r tillbakaspridningskurvorna ?r proportionell mot intensiteten hos motsvarande Raman-spridning. Fr?n f?rh?llandet mellan backscatter-kurvorna erh?lls fiberns temperatur l?ngs ljusledarkabeln. Tekniska specifikationer Raman temperaturm?tningssystem kan optimeras genom att st?lla in instrumentparametrar (r?ckvidd, lokal uppl?sning, temperaturnoggrannhet, m?ttid). Det ?r ocks? m?jligt att justera ljusledarkabeln efter m?jligheterna f?r den specifika applikationen. Glasfiberbel?ggningens termiska motst?nd begr?nsar ljusledarens maximala temperaturomr?de. Standarddatafibrer har en akryl eller UV (ultraviolett) h?rdad bel?ggning och ?r l?mpliga f?r temperaturer upp till 80°C. Polyamidbelagd glasfiber kan anv?ndas upp till en maxtemperatur p? 400 °C.

Brillouin system(information fr?n webbplatsen www.vodosfera.com)

Som n?mnts tidigare orsakas spektralf?rskjutningen av Brillouin-linjen av akustiska vibrationer i fiberns kristallgitter och b?r information om mekaniska p?k?nningar och temperaturer som verkar p? fibern. Algoritmer f?r signalbehandling av s?dana system skapade hittills g?r det m?jligt att separera information om temperatur och mekaniska effekter.

F?ljande egenskaper ?r typiska f?r Brillouin-?vervakningssystemet: avst?ndet som ett enda system kan arbeta p? ?r 40 - 50 km med en rumslig uppl?sning p? 1 - 2 meter.

Nackdelarna med Brillouin-?vervakningssystem inkluderar komplexiteten hos deras enhet, vilket orsakar en h?g kostnad. F?rdelen med Brillouin-system ?r m?jligheten att arbeta med sensorkablar baserade p? vanlig billig kommunikationsfiber. Tiden f?r att ta emot en signal fr?n s?dana system ?r cirka 1 - 2 minuter. Vid arbete med l?ngre linor ?kar m?ttiden.

F?r att ?ka k?nsligheten och avsev?rt minska m?ttiden anv?nds en metod baserad p? stimulerad Brillouin-spridning. Det skiljer sig fr?n system baserade p? spontan spridning genom att en kontinuerlig "provsignal" samtidigt skickas till fibern. laserstr?lning och kraftfull pumppuls

?vervakningssystem baserade p? stimulerad Brillouin-spridning ger drift ?ver ett avst?nd p? cirka 50 km (stora avst?nd ?r m?jliga) med en rumslig uppl?sning p? 0,5 m. Minsta frekvens f?r att erh?lla m?tinformation kan vara v?rden i storleksordningen en Hertz.

Termiskt ?vervakningssystem f?r en kabelledning med en fiberoptisk sensor

Material tillhandah?llet av Inversion-Sensor

P? grund av dess h?ga kostnad och h?ga tekniska betydelse ?r ett n?davbrott i h?gsp?nningsledningar f?r kraftledningar en n?dsituation som kr?ver br?dskande och dyra reparationer. I m?nga fall ?r orsaken till kabelledningsolyckan lokal ?verhettning, som kan orsakas av en ?kning av str?mbelastningen i ledningen, f?rs?mring av kabelns kylningsf?rh?llanden l?ngs l?ngden, eller ?r resultatet av vissa defekter i kabeln isolering och kopplingar.

Snabb detektering av ?verhettningszoner i kabeln och kopplingar ?r m?jlig n?r man anv?nder temperatur?vervakningssystem som anv?nder optisk fiber integrerad i kabeldesignen. Liknande system f?r att m?ta temperaturf?rdelningen l?ngs kabellinjen, utf?rda med hj?lp av effekten av spridning av en laserpuls i en optisk kabel, kallad Raman, introduceras nu aktivt i praktiken.

ASTRO fiberoptiska system f?r inhemsk produktion (Inversion-Sensor-f?retag) ?r designat f?r drift?vervakning av temperaturprofilen f?r h?gsp?nningskabelledningar under drift.

Optisk fiber ?r integrerad i strukturen av kabellinjen och ?r vanligtvis placerad i sk?rmomr?det, under den yttre manteln. Diagnostiska pulser s?nds periodiskt ut i den av en laser och ett omv?nt reflekterat ljusfl?de registreras med hj?lp av en m?tanordning.

Vid ?ndring av parametrarna f?r den inbyggda optiska fibern i kabeln, som sker under inverkan av temperatur, best?ms v?rdet p? den lokala temperaturen f?r varje specifik sektion av kabellinjen.

Den lokala temperaturen i varje s?rskild sektion av kabellinjen ber?knas med anv?ndning av tidsskillnaden mellan ?gonblicket f?r mottagning av pulsen som reflekteras fr?n varje sektion och ?gonblicket f?r emission av laserpulsen in i den optiska fibern. Genom att k?nna till ljusets utbredningshastighet i m?tfibern ?r det m?jligt att med h?g noggrannhet ber?kna den plats som spektrumet f?r den reflekterade optiska signalen motsvarar.

Snabb best?mning av kabelledningens temperaturprofil g?r det m?jligt f?r underh?llspersonal att effektivt driva linjen med:

• Metoden f?r temperaturkontroll genom optisk spridning i reflekterade signaler g?r det m?jligt att snabbt m?ta temperaturprofilen p? l?nga kablar, upp till 16 km. Detta g?r det m?jligt att kontrollera ut?kade objekt eller flera objekt samtidigt med hj?lp av en enhet, och sl? p? dem sekventiellt.
• Genom att k?nna till temperaturprofilen f?r kabelledningen kan du optimera dess belastning, rationellt ta h?nsyn till verkliga klimatf?rh?llanden och lokala egenskaper f?r l?ggningen av alla sektioner av kabellinjen.
• Eftersom det fiberoptiska systemet m?ter temperaturen under kabelns mantel, r?knar ?vervakningsmjukvaran om temperaturen p? kabelns str?mf?rande k?rna och best?mmer den transienta uppv?rmningen under ett lasthopp. Detta ?r s?rskilt viktigt f?r att best?mma den tekniska m?jligheten att ?verf?ra ytterligare kraft ?ver en kabellinje, med h?nsyn till den mest uppv?rmda delen av kabeln.
• Med hj?lp av ASTRO-systemet ?r det m?jligt att best?mma f?rekomstst?llena och bed?ma graden av utveckling av defekter, ?tf?ljd av lokal uppv?rmning av enskilda sektioner av den kontrollerade kabelledningen.
• Det ?r m?jligt att snabbt fastst?lla platsen f?r kabelbrott efter uppkomsten av fatala defekter eller n?ddynamiska effekter p? kabeln.

Kabelledningstemperatur?vervakningssystemet best?r strukturellt av tv? huvudelement - en optisk fiber som l?ggs l?ngs kabellinjen, som ?r en distribuerad temperatursensor, och en m?tanordning med prim?ra informationsbearbetnings- och analysverktyg installerade i ett skyddssk?p.

Om kabellinjen ursprungligen designades f?r anv?ndning med ett temperatur?vervakningssystem, ?r den optiska fibern f?rinstallerad under kabelmanteln vid tillverkningsstadiet.

Om temperatur?vervakningssystemet ?r installerat p? en redan driven kabelledning, inuti vilken det inte finns n?gon optisk m?tfiber, l?ggs det utanf?r och fixeras s? n?ra den kontrollerade kabeln som m?jligt. Den externa metoden f?r att l?gga en optisk fibertemperatursensor ?r mindre att f?redra, eftersom den har en betydligt l?gre noggrannhet och ?r mer mottaglig f?r extern temperaturp?verkan.

Sk?pet f?r temperatur?vervakningssystemet f?r kabelledningen inkluderar en m?tanordning av m?rket ASTRO, en industridator med specialiserad programvara f?r att bearbeta information, bed?ma tillst?ndet och f?ruts?ga en m?jlig ?kning av kabelledningens belastning. Dessutom ?r en avbrottsfri str?mf?rs?rjning och alla n?dv?ndiga tekniska medel f?r kommunikation med den ?vre niv?n av ACS-TP monterade i sk?pet.

Den klimatiska versionen av ?vervakningssystemets skyddssk?p best?ms av parametrarna i referensvillkoren f?r skapandet av systemet. Sj?lva sk?pet kan installeras bredvid avslutningen av den kontrollerade kabellinjen eller placeras p? ett avst?nd av upp till flera kilometer, beroende p? linjens l?ngd. Vid utomhusinstallation levereras sk?pet med ett internt temperaturkonditioneringssystem.

Temperatur?vervakningssystemet f?r h?gsp?nningskabeln av m?rket ASTRO arbetar i ett helautomatiskt l?ge, i enlighet med interna ber?kningar och expertalgoritmer och specificerade lokala inst?llningar f?r varje kontrollobjekt.

Information om nuvarande temperaturregim driften av den ?vervakade kabelledningen och resultaten av expertdiagnostik visas st?ndigt p? sk?rmen p? den inbyggda industridatorn. Full l?nkstatusinformation ?verf?rs till processkontrollsystemet p? h?gre niv? via optisk fiber med standard IEC 61850-protokoll.

Tekniska parametrar f?r ASTRO-systemet

abstrakt

P? terminspapper teknik, driftprinciper, praktisk till?mpning av fiberoptiska sensorer beaktas. Syftet med arbetet ?r att studera designegenskaper och funktionsprinciper f?r fiberoptiska sensorer och deras klassificering.

Detta dokument beskriver designen och principerna f?r drift av fiberoptiska sensorer och deras strukturella element, klassificeringen av fiberoptiska sensorer utf?rs ocks?.

Introduktion

Idealiska f?r anv?ndning i m?nga applikationer, sensorer b?r ha egenskaper som l?tt vikt, liten storlek, l?g effekt, milj?m?ssig och elektromagnetisk immunitet, bra prestanda och l?g kostnad. I takt med att tekniken g?r fram?t ?kar behovet av sensorer med dessa egenskaper dramatiskt inom omr?den som flyg och f?rsvar, materialtillverkning, medicin och konstruktion. Penetrationen av fiberoptisk teknik, som snabbt utvecklades under 1970- och 1980-talen tack vare telekommunikationsindustrin, till kommersiella marknader f?r tillverkare av CD-spelare, personliga kopiatorer och laserskrivare, tillsammans med minskningen av kostnaden f?r optoelektroniska komponenter, har gjort det m?jligt f?r fiberoptisk sensorteknologi att avsl?ja dess potential i f?rh?llande till m?nga applikationer. I den specialiserade litteraturen kan du hitta en beskrivning av olika fiberoptiska sensorer.

Syftet med detta arbete ?r att studera designegenskaperna och funktionsprinciperna f?r fiberoptiska sensorer, s?v?l som deras klassificering.

Samtidigt ?r det viktigt:

G? igenom den befintliga litteraturen f?r att samla in n?dv?ndig information.

Beskriv konstruktioner och funktionsprinciper f?r fiberoptiska sensorer och deras strukturella element.

Klassificera fiberoptiska sensorer.

L?r dig hur du anv?nder fiberoptiska sensorer i praktiken.

1. Fiberoptisk sensorteknologi

Fiberoptisk teknik har revolutionerat telekommunikationen. Revolutionen b?rjade med den begr?nsade anv?ndningen av optiska fibrer i system som kr?ver ultrah?g prestanda. Revolutionen ?gde rum n?r massproduktion, tillsammans med tekniska f?rb?ttringar, kunde uppn? ultrah?g produktivitet till en l?gre kostnad ?n n?got annat alternativt tillv?gag?ngss?tt. Samtidiga f?rb?ttringar och kostnadsminskningar, i kombination med kommersiell massproduktion, har lett till b?de f?rskjutningen av analoger och uppkomsten av nya applikationer och nya produkter som CD-spelare, personliga kopiatorer och laserskrivare. Den tredje revolutionen kom till n?r utvecklare drog f?rdel av det snabbt v?xande omr?det f?r fiberoptisk kommunikation tillsammans med optoelektroniska enheter och skapade fiberoptiska sensorer.

H?pnadsv?ckande utsikter ?ppnar sig, allt fr?n m?jligheten att ers?tta de flesta av de milj?sensorer som f?r n?rvarande finns till introduktionen av helt nya sensorer p? marknaden som ger m?jligheter som inte fanns tidigare.

I fiberoptiska sensorer med ett externt avk?nningselement g?rs m?tningen av parametrar i omr?det utanf?r fibern. Detsamma g?ller hybridfiberoptiska sensorer. Sj?lva sensorerna kan ses som "svarta l?dor", med optiska fibrer som anv?nds f?r att b?ra ljus till "l?dorna" och data tillbaka. I de flesta fall anv?nds termerna extern sensor och hybridsensorer omv?xlande. Den st?rsta skillnaden uppst?r vid anv?ndning av energin fr?n ljusk?nsliga element, n?r en ljusstr?le anv?nds f?r att aktivera en elektronisk sensor och data returneras tillbaka via en fiberoptisk kanal. I det h?r fallet ?r termen "hybrid" mer l?mplig.

En stor och viktig underklass av sensorer d?r optisk fiber anv?nds som ett k?nsligt element, eller rena fibersensorer, ?r interferometriska sensorer. De flesta av de sensorer som ger h?gst prestanda finns i denna underklass.

Den f?rsta marknadspenetrationen f?r fiberoptiska sensorer drevs av deras prestandaf?rdelar. Tabell 1 listar alla f?rdelar med s?dana sensorer j?mf?rt med traditionella elektroniska sensorer. Elementen som anv?nds i fiberoptiska sensorer ?r helt passiva med avseende p? elektricitet (str?lar inte ut eller leder inte elektricitet), som ofta har ett avg?rande inflytande p? deras framg?ngsrika till?mpning inom vissa omr?den. Inom medicin l?ter detta dig isolera patienter fr?n elektriska apparater, eliminera ledande banor i h?gsp?nningsomr?det, och n?r den placeras s?kerst?lls kompatibilitet med alla material. Vikt- och storleksegenskaperna hos sensorer ?r kritiska i applikationer som flyg, och h?r har fiberoptiska sensorer, p? grund av sin lilla vikt och storlek, en betydande f?rdel j?mf?rt med m?nga andra produkter. Dessutom ?r s?dana sensorer immuna mot elektromagnetiska st?rningar. Traditionella elektriska sensorer m?ste ofta placeras i en kraftig sk?rmning, vilket kraftigt ?kar deras kostnad, storlek och vikt. Milj?stabilitet ?r avg?rande n?r fiberoptiska sensorer anv?nds i h?gtemperaturmilj?er, och den solida strukturen g?r att de t?l extrema niv?er av vibrationer och st?tbelastningar. Till egenskaperna som listas ovan kan du l?gga till h?gk?nslighet och bredband. N?r man kombinerar sensorgruppens kanaler till?ter den h?ga bandbredden hos de optiska fibrerna sj?lva att de resulterande data ?verf?rs och ger s?ledes en viss f?rdel.

Tabell 1 - P f?rdelarna med fiberoptiska sensorer

Passivitet (heldielektriska sensorer) L?ttvikt Liten storlek Immunitet mot elektromagnetiska st?rningar F?rm?ga att arbeta under h?ga temperaturer Bred bandbredd Vibrations- och st?tt?lighet H?g k?nslighet M?jlighet att komprimera elektriska och optiska signaler

Tidigt arbete med fiberoptiska sensorer kan generellt delas in i tv? huvudkategorier. Relativt enkla fiberoptiska sensorer blev snabbt massproducerade produkter, ofta genom sm? start-ups, och bildade en specialiserad m?tmarknad. Ett av de f?rsta s?dana exemplen ?r m?tningen av temperatur i h?gsp?nningsomr?det. Mer sofistikerade fiberoptiska sensorer, s?som fiberoptiska gyroskop eller hydroakustiska mottagningsantenner, har efterstr?vats av stora tillverkningsf?retag som st?ds av statliga program i ett f?rs?k att komma in p? potentiellt stora marknader med h?gt v?rde. Initial marknadspenetration mellan 1980 och 1990 i st?ndig konkurrens med traditionella tekniker sensorer var l?ngsam till stor del pga h?g kostnad begr?nsat antal l?mpliga komponenter. Men situationen f?r?ndras snabbt och utsikterna ser extremt gynnsamma ut. Som visas i figur 1, sjunker kostnaderna f?r grundl?ggande optiska element snabbt, medan deras antal och variation ?kar. Alla dessa faktorer kombineras med ?kad tillf?rlitlighet och f?rb?ttrad komponentkvalitet. Som ett resultat ledde detta till en snabb expansion av utbudet av producerade fiberoptiska sensorer och b?rjan p? deras snabba marknadsf?ring p? marknaden.

198019902000

Figur 1 - Trender i utvecklingen av fiberoptiska sensorer

Tabell 2 illustrerar dramatiska och betydande f?r?ndringar i n?gra av nyckelelementen. Single-mode laserdioder kostade flera tusen dollar i slutet av 1970-talet, och deras livsl?ngd var bara n?gra timmar. ?r 1990 anv?ndes dessa element i miljontals CD-spelare och laserskrivare, deras kostnad hade sjunkit till n?gra dollar per enhet, och resursen uppskattades till tiotusentals timmar. Single-mode optisk fiber kostade runt $10 per meter i slutet av 1970-talet och var sv?rt att f? tag p?. 1990 blev anv?ndningen av s?dan fiber normen inom telekommunikationsindustrin och miljontals kilometer av kommunikationslinjer lades varje ?r till en fiberkostnad p? mindre ?n $0,10 per meter. I b?da fallen ledde utvecklingen till att kostnadens v?rde minskade med cirka tre storleksordningar och ?tf?ljdes av en lika kraftig ?kning av kvalitet och standardisering.

Grundelementen f?ljdes av mer komplexa enheter, som integrerade optiska modulatorer, som i slutet av 1970-talet var laboratoriekuriosa, l?ngt ifr?n massproducerade produkter. ?r 1990 fanns dessa produkter p? marknaden i sm? kvantiteter, som var och en kostade flera tusen dollar. Denna sensor, som i slutet av 1970-talet i sig var en s?llsynt laboratorieanordning, gjord p? integrerade optiska fasmodulatorer, som ?r dess nyckelelement. 1990 erbj?ds dessa enheter p? marknaden i begr?nsade kvantiteter till ett pris av 20 000 USD per enhet. F?r att s?kerst?lla marknadspenetration b?r kostnaden f?r enheter med genomsnittliga egenskaper sjunka till cirka $500-1000. Och detta kr?ver i sin tur att kostnaden f?r fasmodulatorer sjunker till cirka $50 per enhet.

Tabell 2 - Komponenter som kr?vs f?r fiberoptiska sensorer ?r betydligt billigare

198019902000 laserdioder $3000/styck (prototyper) $3/st (CD-spelare) - Singlemode fiber $5-10/m (begr?nsat utbud p? marknaden) $0,1/m (standardkommunikation) - Integrerade optiska modulatorer Labprover $7000/st (prototyper) $50/styck (fiberoptiska gyroskop) fiberoptiska gyroskop labbprover $20000/styck (prototyper) $500-1000/styck (billiga navigationsenheter)

Med varje framg?ngsrik ny produkt forts?tter kostnaderna f?r befintliga och nyintroducerade komponenter att sjunka, vilket banar v?g f?r ett infl?de av nya kommersiellt tillg?ngliga fiberoptiska sensorer. ?r 1980 fanns det mycket f? komponenter tillg?ngliga och deras kostnad var relativt h?g, vilket resulterade i att fiberoptiska sensorapplikationer ockuperade en mycket liten nisch p? marknaden och utbudet var begr?nsat till bara ett f?tal artiklar. ?r 1990 hade kostnaderna f?r fiberkomponenter, ljusk?llor och fiberdelare sjunkit kraftigt, och multiplexelement var l?tt tillg?ngliga f?r f?rs?ljning till rimliga priser. Det fanns ocks? n?gra nya produkter p? marknaden, s?som integrerade optiska enheter, som var relativt dyra. Denna utveckling har lett till introduktionen av fiberoptiska sensorer som instrumentering inom industrin och kraftindustrin, samt introduktionen av ett begr?nsat antal mer sofistikerade fiberoptiska sensorprototyper s?som fiberoptiska gyroskop. Det kan f?rv?ntas att till ?r 2000 kommer det att ske en betydande ?kning av antalet tillg?ngliga enheter p? marknaden till l?ga priser, vilket g?r det m?jligt f?r designers av optiska fibrer att producera ett brett utbud av enheter som ger h?g prestanda till betydligt l?gre priser ?n nuvarande teknologier till?ta. Samtidigt kommer det att vara m?jligt att anv?nda sensorer inom helt nya omr?den inom vetenskap och teknik. I synnerhet kommer den senaste utvecklingen att g?ra det m?jligt att ers?tta traditionella roterande tr?ghetssensorer med fiberoptiska gyroskop, att anv?nda fiberoptiska sensorer mer allm?nt i kontroll- och produktionsprocesser, och ?ven att anv?nda dem f?r att ?vervaka tillst?ndet hos system och utrustning i flyg- och rymden. och byggindustrin.

Alla dessa utvecklingar kommer att leda till st?rre och mer komplexa system baserade p? konvergensen av telekommunikations- och fiberoptiska sensorteknologier. De nya byggnaderna kommer att anv?nda fiberoptiska system f?r att n?tverka alla boende och tillhandah?lla tj?nster f?r kritisk prestanda. S?dana tj?nster kommer att utf?ra den dubbla funktionen att ?vervaka temperatur, fuktighet och str?mf?rbrukning och s?nda den viktigaste informationen till ett centralt kontrollrum. Bandbredden och m?tm?jligheterna hos optiska fibrer kommer att ge m?jligheter l?ngt ut?ver den senaste tekniken. Liknande tj?nster kan tillhandah?lla universell kommunikation som skulle eliminera behovet av att manuellt kontrollera gas och elm?tare. Enligt samma princip kan centraliserade s?kerhets- och brandskyddssystem samt samordning av akutsjukv?rd byggas.

F?r att f?rverkliga dessa dr?mmar ?r det n?dv?ndigt att f?rb?ttra teknikerna och metoderna f?r att omvandla r?material till optiska komponenter, optiska komponenter till fiberoptiska sensorer och skapa anv?ndbara system baserade p? fiberoptiska sensorer. Resten av den h?r boken ?gnas ?t att granska utvalda ?mnen inom varje omr?de och beskriva anv?ndbara och lovande tillv?gag?ngss?tt. Vi hoppas att l?sarna av denna bok kommer att ha mycket nytta av att bygga en ny och b?ttre framtid.

2. Optiska modulatorer f?r fiberoptiska sensorer

Optiska modulatorer ?r viktiga byggstenar f?r fiber optiska system, som utf?r olika funktioner, inklusive amplitud-, fas-, frekvens- och polarisationsmodulering. I de flesta fall anv?nds solid-state-enheter, d?r ljuset moduleras genom att ?ndra de optiska egenskaperna hos enhetens material n?r det uts?tts f?r en elektrisk styrsignal. Mekanismen f?r anslutning av styrsignalen med materialets egenskaper kan vara elektrooptisk, akustooptisk eller magnetoptisk. Medan m?nga optiska modulatorer fortfarande studeras i forskningslaboratorier, blir h?gpresterande enheter extremt utbredda i fiberoptiska sensorer.

Det finns tre typer av optiska halvledarmodulatorer. Dessa ?r volymetriska, integrerade optiska och rena fiberenheter (Figur 2). Volumetriska modulatorer, d?r signalen passerar genom ett fast materialblock, har utvecklats under relativt l?ng tid och har masstillverkats under m?nga ?r. De har dock ingen v?gledare och kr?ver en h?g styrsp?nning och extern optik f?r att ta emot str?lning fr?n de optiska fibrerna och sedan ?terstarta den i den optiska fibern. I integrerade optiska modulatorer ?r v?gledare inbyggda direkt i modulatorns material. Detta minskar kraven avsev?rt f?r elektrisk kraft och eliminerar behovet av extern optik f?r att ansluta till optiska fibrer. M?nga s?dana enheter har utvecklats, och n?gra av dem ?r massproducerade.

Figur 2 - Tre huvudtyper av optiska halvledarmodulatorer: a) volumetriska; b) integrerad optik; c) ren fiber

I rena fibermodulatorer l?mnar den optiska signalen aldrig fibern, som uts?tts f?r styrsignalen, vilket leder till den n?dv?ndiga moduleringen. F?rdelen med enheter av denna typ ?r m?jligheten att avst? fr?n den optik som kr?vs f?r anslutning till optiska fibrer och finjustering. Moduleringsf?rm?gan hos vanliga fibermaterial s?som glas ?r emellertid relativt svag och anordningarna kr?ver en tillr?ckligt h?g drivsp?nning. Modulatorer av denna typ ?r fortfarande under utveckling.

3. Sensorer baserade p? intensitetsm?tning och Fabry-Perot interferometer

3.1 Intensitetssensorer

De f?rsta fiberoptiska sensorerna utvecklades redan innan l?gf?rlustfibrer blev tillg?ngliga p? 1970-talet. De anv?nde buntar eller enstaka fibrer f?r att m?ta ljuset som reflekteras eller transmitteras av ett f?rem?l. Denna teknik, som ?r den enklaste med dagens standarder, har ?nd? gett f?rdelarna med fiberoptik i ett begr?nsat antal till?mpningar. N?r nya fibrer blev tillg?ngliga f?rb?ttrades sensorernas effektivitet. Tillg?ngen p? tillf?rlitliga monofiberoptiska kablar har m?jliggjort implementeringen av effektiva optiska system och miniatyriserade sensorer. F?rutom enkla reflekterande och s?ndande system har metoder utvecklats med anv?ndning av franssp?rning, mikrob?jning, total intern reflektion och fotoelasticitet. R?relse mot praktisk applikation fiberoptiska sensorer skedde snabbt.

Intensitetssensorer ?r till sin natur enkla och kr?ver ett ganska begr?nsat elektroniskt gr?nssnitt. En enfiberreflekterande sensor fungerar enligt f?ljande: Ljus f?rdas genom fibern fr?n v?nster till h?ger, l?mnar slutligen fibern i en konform och tr?ffar en r?rlig reflektor. Om reflektorn ?r n?ra ?nden av fibern reflekteras det mesta av str?lningen tillbaka in i fibern; ju l?ngre reflektorn flyttas bort fr?n ?nden av fibern, desto mindre str?lning kommer tillbaka in i fibern. Det monotona f?rh?llandet mellan reflektorfiberns avst?nd och returstr?lningen kan anv?ndas f?r att m?ta avst?ndet. En uppenbar begr?nsning f?r en s?dan sensor, en vanlig begr?nsning f?r de flesta intensitetssensorer, ?r avsaknaden av en l?mplig referenssignal.

Om ljusk?llans effektniv? ?ndras eller fiberf?rlusten fluktuerar med tiden kommer det att resultera i en felaktig avst?ndsm?tning. Till stor del kan detta kompenseras genom att anv?nda fler k?llor eller fler fibrer. H?r m?ts r?relsen vinkelr?tt mot fiberaxeln med hj?lp av tv? mottagande fibrer, mellan vilka str?lningen fr?n den r?rliga fibern f?rdelas. Med en l?mplig kombination av fotostr?mmar fr?n de mottagande fibrerna kan ett n?stan linj?rt samband observeras mellan f?rskjutning och utmatning. Ett annat system med inf?randet av f?rluster. Kraften orsakar f?r?ndringar i polarisation, vilket modulerar str?lningens amplitud. F?r denna sensor f?rblir de ovan beskrivna problemen f?rknippade med referenssignalen, s?v?l som icke-linj?riteten hos karakteristiken och hysteresen p? grund av det piezooptiska materialet, relevanta.

En av de mest popul?ra metoderna f?r intensitetsmodulering ?r baserad p? att b?ja fibern vilket orsakar str?lningsf?rlust. S?dana mikrob?jningssensorer anv?nds i applikationer d?r den uppm?tta parametern (t?jning, tryck, kraft, position, acceleration) kan omvandlas mekaniskt till r?relsen hos en anordning som deformerar fibern.

N?r den deformerande anordningen ?r st?ngd ?kar str?lningsf?rlusterna och m?ngden transmitterad str?lning minskar.

r?r p? sig

Figur 3 - Microbend-sensor. Deformeringsanordningen ?kar b?jf?rlusten i fibern n?r f?rskjutningen ?kar.

.2 Temperaturgivare med halvledaravk?nningselement

Absorptionsbandsgr?nsens beroende av temperatur kan anv?ndas f?r att m?ta temperaturen. Str?lning fr?n en fiber passerar genom ett GaAs-prisma in i en annan fiber. Om fotonenergin ?r mindre ?n bandgapet (dvs v?gl?ngden ?r st?rre ?n ca 900 nm) d?mpas inte str?lningen mycket i GaAs. Fotoner med kortare v?gl?ngder absorberas. Absorptionszonens gr?ns f?rskjuts med ca 0,5 nm/°C. Detta inneb?r krav p? noggrannheten av v?gl?ngden vid gr?nsen av zonen i storleksordningen 1 A f?r att erh?lla en sensornoggrannhet p? 0,1°C. Denna noggrannhet begr?nsas av GaAs-strukturens homogenitet. Liknande temperatursensorer kan konstrueras med hj?lp av temperaturk?nsliga filter (t.ex. Schott RG830 kolloidalt l?gpassfilter).

Tillsammans med sensorer som arbetar vid zongr?nsen kan ett brett utbud av avl?sningsoptik anv?ndas: fr?n en enda fotodiod som anv?nds i intensitetsm?tningskretsen till CCD-spektrofotometriska arrayer. Det vanligaste ?r att avl?sningsoptik anv?nder ett par fotodioder som ?r inst?llda f?r att svara p? b?de l?nga och korta v?gl?ngder p? b?da sidor av slitsfiltret. Ljusk?llor f?r sensorn m?ste ge energi i minst tv? regioner av spektrumet. F?r detta kan tv? lysdioder anv?ndas, motsvarande l?nga och korta v?gor p? b?da sidor av slotfiltret, eller den enda k?llan till med ett bredare spektrum ?n slotfiltret. Om k?llspektrumets bredd ?r mindre ?n 100 nm, kommer fiberb?jningar, kontaktf?rluster etc. inte att p?verka sensorns utsignal om ett l?mpligt normaliseringsschema till?mpas. Normalisering uppn?s vanligtvis genom att anv?nda f?rh?llandet mellan l?ng- och kortv?gsfotostr?mmar som utsignal.

Multimode fibrer

Figur 4 - Temperatursensor som anv?nder bandgr?nsf?rskjutning i GaAs

3.3 Multimode Fabry Perot-sensorer

Historien om Fabry-Perot-sensorer b?rjade med anv?ndningen av parallellplattinterferometern vid 1800- och nittonhundratalets b?rjan. Sp?nnings- och trycksensorer beskrevs av Fabry och Perot; Megger och Peters m?tte brytningsindex. Naturligtvis utnyttjade designen av alla dessa sensorer inte optiska fibrer eller solid-state ljusk?llor.

Multimode-sensorer har ett antal huvudsakliga f?rdelar j?mf?rt med single-mode-sensorer: (1) m?jligheten att effektivt inf?ra ljus fr?n billiga, h?llbara LED-k?llor; (2) anv?ndning av l?ttillg?ngliga kontakter och andra fiberoptiska komponenter, och (3) bekv?m fiberterminering. Fabry-Perot-sensorer kan dra f?rdel av de ytterligare f?rdelarna med att anv?nda multimode-fibrer: (4) billiga avk?nningselement och (5) m?jligheten att anv?nda samma avl?sningsoptik f?r flera typer av sensorer.

Multimode interferometriska sensorer ?r mindre k?nsliga ?n deras singelmodekvivalenter; men vid industriella m?tningar ?r detta ofta inget problem. Till exempel har MetriCors multimode temperatursensorer en uppl?sning p? cirka 0,1°C. En tio centimeter l?ng singelmods interferometrisk temperatursensor kan ha en uppl?sning p? 10-5 °C med Hawker-v?rdet f?r en fibertemperaturk?nslighet p? 100 rad °C-1 m-1, under antagande av en interferometerk?nslighet p? 10-4 rad. Den relativt l?ga k?nsligheten hos multimodsensorer har ingen grundl?ggande betydelse, eftersom det dynamiska omf?nget f?r alla sensorer med ?ppen slinga ?r av samma storleksordning. I denna situation minskar mer ?n n?dv?ndigt uppl?sning endast sensorns effektiva arbetsomr?de. Begr?nsningen av dynamiskt omf?ng kan ?vervinnas om fransr?kning eller en likv?rdig metod implementeras i enheten. Vid anv?ndning av fransr?kningsmetoden uppst?r vanligtvis problem med avl?sningsos?kerhet n?r str?mmen pl?tsligt sl?s av, s? denna metod kan inte anv?ndas i praktiska till?mpningar.

3.4 Utvecklingshistorik f?r multimode Fabry-Perot-sensorer

Ett tidigt papper om Fabry-Perot-sensorer ger ett v?rde med en noggrannhet p? 0,5 % f?r en temperatursensor med ett omr?de p? 150 °C. En m?ngd olika sensorer har utvecklats med b?de l?ga och h?ga kvalitetsstandarder. Organisationen av serieproduktion av Fabry - Perot-sensorer gick snabbt fr?n individuellt insamlade laboratorieprover till enheter som kunde fungera ?ver ett brett temperaturomr?de. Andra f?rb?ttringar i sensordesign har lett till en familj av sensorer tillverkade med hj?lp av integrerad kretsteknologi som ?r l?g kostnad och enhetlig. Temperatursensorer har utvecklats som kan placeras i ?nden av en fiber helt enkelt genom att sputtera ett 0,7 µm tjockt kiselskikt.

.5 Funktionsprinciper

Fabry-Perot interferometrar best?r av tv? reflektorer placerade p? varje sida av ett optiskt transparent medium. Med ett l?mpligt avst?nd mellan reflektorerna ?r transmittansen hos interferometern h?g. ?ndring av avst?ndet leder till en minskning av transmittansen. Med h?greflekterande reflektorer ?r transmittansen mycket k?nslig f?r f?r?ndringar i v?gl?ngd eller avst?nd mellan reflektorer. I allm?nhet k?nnetecknas effektiviteten hos en interferometer ofta av en kvalitetsfaktor

F = 4R/(1-R2) (3,1)

d?r R ?r speglarnas reflektionskoefficient i fr?nvaro av f?rluster. Transmittansens beroende av avst?ndet mellan reflektorerna f?r olika v?rden p? kvalitetsfaktorn visas i figur 3.3. High-Q interferometrar ?r anv?ndbara eftersom de till?ter exakt best?mning av egenskaper hos spektrumet; Interferometrar av l?g kvalitet till?ter ett linj?rt l?ge ?ver ett brett omr?de av den uppm?tta parametern utan komplexa ?terkopplingskretsar.

Fabry-Perot interferometrar ?r attraktiva att anv?nda i sensorer eftersom de g?r det enkelt att etablera ett samband med de uppm?tta fysikaliska eller kemiska storheterna. N?r det g?ller en temperatursensor kan detta illustreras genom att unders?ka hur m?nga s?tt temperaturf?r?ndringar kan relateras till avst?ndet mellan interferometerreflektorerna. I f?ljande lista representerar varje objekt en separat optisk parameter genom vilken f?r?ndringen i temperatur kan relateras till interferometerns optiska resonans: (1) linj?r expansion av distansringen; (2) f?r?ndring av brytningsindex f?r mediet mellan reflektorer; (3) expansion av mediet mellan reflektorer; (4) ?ndring av reflektorernas kr?kning; (5) en f?r?ndring i reflektorns absorption eller reflektionsf?rm?ga, och (6) en f?r?ndring i den spektrala absorptionen eller spridningen i mediet mellan reflektorerna. Lyckligtvis ?r det m?jligt att designa interferometrar f?r att m?ta endast en eller tv? av parametrarna som listas ovan, vilket eliminerar svaret p? st?rningar fr?n de andra. Detta g?r det m?jligt att till exempel utveckla tryckok?nsliga temperatursensorer.

Optisk tjocklek

Figur 5 - Fabry-Perot interferometertransmittans vid olika v?rden kvalitetsfaktor

Fabry-Perot-sensorer med multimodfibrer anv?nder olika str?lningsk?llor. Som regel ?r k?llans spektrala bredd huvudparametern som spelar roll och best?ms av valet av ett visst avl?sningsschema. Sluten slinga avl?sning till?ter anv?ndning av h?g-Q interferometrar och laserk?llor. I detta exempel f?ljer laserv?gl?ngden med f?rskjutningen i interferometerns resonans. Vita ljusk?llor f?r anv?ndas om spektrofotometer eller motsvarande finns tillg?nglig. Lysdioder ?r de vanligaste och kan anv?ndas med interferometrar och l?sare av olika utf?randen. Vissa sensorer kan anv?nda tv? k?llor f?r att minska fel p? grund av f?rluster och os?kerheter i interferometern.

4. Multimode diffraktiva sensorer

Figur - 6 Diffraktion av ljus p? ett fast f?rem?l

Innan man analyserar egenskaperna hos optiska gitter ?r det n?dv?ndigt att studera diffraktion. Fenomenet diffraktion visar egenskaper hos ljus som skiljer sig v?sentligt fr?n de som kan f?rv?ntas p? basis av str?lgeometrisk optik. Det enklaste exemplet p? diffraktion kan observeras genom att unders?ka skuggan fr?n ett v?lformat f?rem?l, s?som ett mynt, n?r det belyses av en kvasi-monokromatisk k?lla (Figur 6). geometrisk optik f?rutsp?r att skuggan som kastas av myntet ska vara en perfekt m?rk cirkel med en kontur som motsvarar myntets omkrets. En s?dan skugga ?r synlig, men om du tittar n?rmare p? dess kanter kommer du att uppt?cka att de inte ?r s? tydligt definierade. Snarare best?r de av m?nga omv?xlande m?rka och ljusa omr?den (band). Vid ytterligare unders?kning kommer det att visa sig att sj?lva skuggan inte ?r j?mnt m?rk, utan gradvis m?rknar n?r den n?rmar sig mitten. I allm?nhet kan diffraktion definieras som effekten av hinder p? transmitterad str?lning.

Det finns tv? typer av diffraktion - Fraunhofer diffraktion och Fresnel diffraktion. Fresnel-diffraktion kallas n?rf?ltsdiffraktion och Fraunhofer-diffraktion kallas fj?rrf?ltsmanifestationer. I det andra fallet antas en parallell kollimerad ljusstr?le, och den f?rsta inneh?ller inte en s?dan begr?nsning. S?ledes ?r Fraunhofer-diffraktion ett specialfall av Fresnel-diffraktion, men eftersom det ?r mycket l?ttare att beskriva analytiskt kommer vi att ?verv?ga att det visar vissa karakteristiska manifestationer av diffraktion.

Det enklaste fallet att studera ?r diffraktion med en enda slits. I detta fall passerar ljus genom en smal slits och projiceras p? en sk?rm. Det centrala maximum I0 observeras - I andra delar av sk?rmen uppst?r interferens mellan ljuset som diffrakteras av slitsens ?vre och nedre kanter. Alla par av ljusstr?lar som passerar genom slitsfragmenten p? ett avst?nd a/2 fr?n varandra kommer att ha samma utbredningsavst?ndsskillnad b. Speciellt i detta fall kommer f?rsvagande interferens att intr?ffa n?r b ?r lika med ett heltal multiplicerat med l/2. Men sedan synd th - b/(a/2), vi f?r

som i th = ml (4.1)

d?r m ?r ett heltal, med ett absolutv?rde lika med eller st?rre ?n 1. Ekvation (4.1) ?r ekvationen f?r Fraunhofers diffraktionsminima p? en enda slits. Studien av denna ekvation avsl?jar tv? viktiga punkter. F?rst, n?r en minskning (gapet minskar), visas minima vid st?rre mening i. F?r det andra, vid ett konstant v?rde p? slitsbredden, ?kar a b med v?gl?ngden (dvs r?tt ljus bryts mer ?n bl?tt ljus). Detta ?r motsatsen till vad som h?nder med brytning, d?r detta fenomen beror p? en generell minskning av brytningsindex i optiska material n?r v?gl?ngden minskar (kromatisk dispersion).

Uppl?sningen hos optiska system begr?nsas ofta av diffraktion. Ett exempel p? detta ?r problemet som uppst?r n?r ett teleskop f?rs?ker separera bilder av tv? separata stj?rnor som ligger i n?rheten. Diffraktionsm?nstren av ljus fr?n tv? stj?rnor skapade i ett teleskop ?verlappar varandra. Om de centrala maxima ?r tillr?ckligt n?ra ser de ut som en. Om det maximala som skapas av ljuset fr?n en stj?rna sammanfaller med det f?rsta minimum som skapas av ljuset fr?n en annan stj?rna, har den maximala uppl?sningen uppn?tts. Om bilderna flyttas is?r l?ngre, kommer uppl?sningen mellan de tv? stj?rnorna att vara mer distinkt. Det begr?nsande uppl?sningsvillkoret kallas Rayleigh-kriteriet. F?r en given lins till?ter Rayleigh-kriteriet att man kan ber?kna den minsta uppl?sningsvinkeln. Om linsen har en diameter D och ?r helt upplyst av ljus med v?gl?ngd A, ?r den minsta uppl?sningsvinkeln

thmin =1,22l /D (4,2)

Ur praktisk synvinkel ?r den mest anv?ndbara anordningen baserad p? diffraktion diffraktionsgittret (Figur 7). I detta fall s?nder gittret ljus genom en upps?ttning slitsar med bredd a vardera, ?tskilda p? ett avst?nd s fr?n varandra. Detta avst?nd kallas gitterperioden. En enkel analys f?r ljus som infaller vinkelr?tt mot gittret ger gitterekvationen s

sinth =ml (4.3)

best?mma l?get f?r maxima f?r ljus med en v?gl?ngd l. En mer rigor?s analys, med h?nsyn till antalet slitsar N och slitsarnas bredd, g?r det m?jligt att erh?lla vinkelf?rdelningen av den optiska kraften I (th), faller p? sk?rmen. I detta fall ges den normaliserade optiska effektf?rdelningen av

jag( th )=sin2A1sin2NA2/A21sin2A2 (4,4)

d?r A1 och A2 definieras som

A1= pa sinth /l A2= ps sinth /l (4.5)

infallande ljus

Figur - 7 Diffraktion med flera slitsar

V?rdet A1 representerar effekten av diffraktion p? en slits, A2 - interferens fr?n flera slitsar. En studie av ekvation (4.4) visar att positionen f?r huvudgittermaxima ?r relaterad till kvadraten p? antalet luckor. F?ljaktligen leder en ?kning av antalet luckor till en ?kning av de centrala maxima f?r olika ordningsf?ljder och undertryckande av sekund?ra diffraktionseffekter mellan dem.

Slutligen ?r tv? andra gitteregenskaper av intresse vinkeldispersion och uppl?sning. Vinkelspridningen kan ber?knas direkt fr?n den grundl?ggande gitterekvationen (4.3) genom att ta derivatan av b?da sidor, anta att s och m ?r konstanta. Det visar sig

dth /dl =m/s costh (4.6) Det kan ses att f?r?ndringen i vinkeln med ?ndring av v?gl?ngden ?kar med ?kande ordning. Mer sofistikerad analys kr?vs f?r att best?mma uppl?sningen eller minsta v?gl?ngdsskillnad ? l, som kan detekteras vid en given v?gl?ngd l och best?ll m galler med N

5. Multimode polarisationssensorer

fiberoptisk sensorpolarisation

5.1 Fenomenologisk beskrivning av polarisering och retardation

En av de viktigaste egenskaperna hos en ljusstr?le ?r typen av dess polarisering. De till?tna typerna av polarisering ?r linj?ra, elliptiska eller cirkul?ra. Vilken elektromagnetisk str?lning som helst kan representeras som en upps?ttning komponenter, som var och en har ett visst tillst?nd av linj?r polarisation. Figur 8 visar en "?gonblicksbild" av ett elektriskt f?lt med en av huvudplanv?gskomponenterna i en ljusstr?le. Polarisationsriktningen definieras som riktningen f?r det elektriska f?ltet som ?r associerat med komponenten som ?r vinkelr?t mot utbredningsriktningen. Resultatet av ett medelv?rde ?ver tiden av ett stort antal komponenter vars f?lt ?r ?verlagrade p? varandra, f?rutom de till?tna typerna av polarisering, kan opolariserade eller delvis polariserade s?dana dyka upp.

Energin som b?rs av en plan v?g ?r direkt relaterad till kvadraten p? det elektriska f?ltet som ?r associerat med v?gen. Detta kan visas genom att ber?kna Umov-Poynting-vektorn, som best?mmer energin som b?rs av v?gen.

spridning elektromagnetisk v?g Elektriskt f?lt

Utbredningsriktning

Figur - 8 "Snapshot" av en utbredning elektromagnetisk v?g

F?r att best?mma v?gens energi kan Umov-Poynting-vektorn P = 1/2 ExH anv?ndas. Om vektorn E ?r riktad l?ngs x-axeln och H ?r riktad l?ngs y-axeln, kan Umov- Poynting vektor ?r lika med

P = ^ExH = z(e/4m)1/2E20 (5.1)

eftersom f?r fallet med en plan v?g H=(e/4m)1/2E, d?r e ?r dielektricitetskonstanten och m ?r mediets magnetiska konstant. F?r analys ?verv?ger vi s?dana pseudoelelektriska f?lt associerade med ljusstr?lar, vars absoluta v?rde i kvadrat ?r lika med str?lens intensitet. Dessa pseudof?lt ?r lika med reella f?lt upp till en proportionalitetsfaktor

e=(e/4m)1/4E (5,2)

s?

I = e.e*=(e/4m)1/2E20 (5.3)

d?r I ?r energin per ytenhet av ljusstr?len.

F?r att beskriva de olika polarisationstillst?nden som ?r m?jliga f?r en ljusstr?le, ?verv?g tv? linj?rt polariserade planv?gskomponenter, som var och en utbreder sig i z-riktningen. Amplitudvektorerna f?r deras elektriska f?lt ?r riktade l?ngs x- respektive y-axeln. Motsvarande pseudof?lt kan representeras som

E1=xaxe-i(ot-kz+dx) (5,5)

d?r dX och dY representerar motsvarande fas f?r var och en av v?gorna med avseende p? n?gon referenspunkt p? z-axeln. Ekvationer (5.5) kan skrivas om som

e1=xAxei(0), e2=yAyeid (5,6)

De komplexa rumsliga och tidsm?ssiga f?ltf?r?ndringarna ing?r nu i Ax och Ay, och referenspunkten p? z-axeln f?rskjuts s? att dx=0 och dy=d. Nu kan vi s?ga att kvantiteten e1 sl?par efter d med avseende p?

M?jliga polarisationstillst?nd kan nu konstrueras genom att betrakta summan av vektorerna e1 och e2:

ETxAx+yAyeid (5,7)

Om Аx = Аy = А och d = 0, d?

ET(d=0)=A(x+y) (5,8)

H?r ?r str?len polariserad i riktningen p/4, n?r observat?ren, v?nd mot den optiska k?llan, ser str?len. Om d=p, d?

eT=(d=p)=A(x-y) (5,9)

de d?r. ljuset ?r polariserat i -p/4-riktningen.

Om du tar en "snapshot" av det elektriska f?ltet (t = 0) kan du se att f?lten i ekvationerna (5.8) och (5.9) ?ndras beroende p? positionen p? z-axeln, som en komponent av cos kz inkluderad i A. Om ? andra sidan sidan v?ljs en viss punkt p? z-axeln kommer f?r?ndringarna vid denna punkt att vara proportionella mot cosot. B?da dessa fall representerar linj?r polarisering.

Betrakta nu fallet d=2p/2, eller en kvartsv?gsf?rdr?jning. I detta fall blir summan av vektorerna em lika med

ET=a(x cos(ot-kz)-ysin(ot-kz)) (5,10)

Vid t = 0 f?rblir f?ltvektorn konstant i storlek, men roterar runt z-axeln n?r z-positionen ?ndras. P? liknande s?tt, vid z = 0, roterar den resulterande vektorn runt z-axeln ?ver tiden. Denna typ av polarisation kallas cirkul?r polarisation eftersom slutet av f?ltvektorn beskriver en cirkel. M?ngden f?rdr?jning p/2 skapar en cirkul?r polarisering till v?nster; d.v.s. f?r en observat?r som tittar direkt p? k?llan, roterar f?ltvektorn ?t v?nster, moturs. Vid d=-p/2 roterar f?ltvektorn medurs, vilket best?mmer den r?tta cirkul?ra polarisationen.

F?r v?rden p? d som inte ?r lika med mp/2, d?r m ?r ett heltal, beskriver slutet av den elektriska f?ltvektorn en ellips, och d?rf?r kallas denna typ av polarisation elliptisk polarisation. Den kan vara v?nster eller h?ger elliptisk, som i fallet med cirkul?r polarisering.

Det generaliserade uttrycket f?r sammanfattningsf?ltet med en godtycklig f?rdr?jning definieras som

eT=a(xe-i(ot-kz)-ye-i(ot-kz+d)) (5.11)

Detta ?r ?nd? ett mycket s?llsynt fall f?r den uppm?tta f?ltvektorn. Typiskt m?ts den optiska effekten som b?rs vid en viss polarisation. F?r att ber?kna den resulterande optiska effekten som en funktion av polarisatorns transmissionsaxel (vinkeln th med avseende p? x-axeln), b?r man ber?kna kvadraten p? punktprodukten av enhetsvektorn i riktningen th och f?ltvektorn

I=|(x costh+y sinth)eT|2 (5.12)

Genom att kombinera ekvationerna f?r vi

I=a2(1+ sin2th cosd) (5,13)

Grafer ?ver den optiska energin f?r den ?verf?rda str?lningen I, f?r olika orienteringar av polarisatorns transmissionsaxel och f?rdr?jningar, visas i figur 9, med vinkeln f?r de pol?ra koordinaterna som motsvarar v och den pol?ra radien som motsvarar I.

Figur -9 Ljusintensitet kontra vinkel f?r flera olika stater polarisering

6. Fiberoptiska sensorer baserade p? Sagnac interferometer och en passiv ringresonator

Sagnac-interferometrar och passiva ringresonatorer kan anv?ndas f?r att best?mma ett brett spektrum av milj?parametrar. Fiberoptiska gyroskop byggda p? dessa principer ?ppnar upp ett brett utrymme f?r alla kompakta tr?ghetsm?tningsenheter i navigeringsapplikationer som man bara kunde dr?mma om f?r n?gra ?r sedan. Anv?ndningen av s?dana sensorer g?r ut?ver m?tningen av rotation; deras unika f?rdelar ?ppnar m?jligheten f?r utbredd anv?ndning i m?tningar av akustik, magnetiskt f?lt temperatur, acceleration och mekaniska p?frestningar. Dessa enheter kan ocks? anv?ndas f?r att studera egenskaperna hos ljusk?llor och optiska fibrer.

.1 ?versikt ?ver optiska rotationssensorer och Sagnac-effekten

.2 Grundl?ggande egenskaper hos rotationssensorn

Tabell-3 Definition av egenskaper

F?rsp?nningsegenskaper Fast offset Roterande pulsgivares utg?ngshastighet som inte ?r noll vid noll ing?ngshastighet. Offsetdrift Variation av pulsgivarens utg?ngshastighet ?ver tid p? grund av effekter som f?r?ndringar i temperatur, magnetf?lt, ?ldring och komponentslitage K?nslighet (tr?skel) L?gsta m?tbara rotationshastighet f?r en given integration tidsskalfaktor Linj?ritet M?t utsignalens oberoende fr?n rotationsriktningen Hysteres Ett m?tt p? i vilken utstr?ckning K-v?rdet f?rblir konstant f?r alla beaktade rotationshastigheter Optiska egenskaper Spektralbrusegenskaper Egenbrusgolv som funktion av frekvens

K?nslighet, eller tr?skel, ?r en annan komponent i bias. Den m?ts som den l?gsta rotationshastigheten f?r en given integrationstid. Observera att ju l?ngre integrationstiden ?r, desto h?gre k?nslighet. En kompromissstrategi ?r viktig h?r, eftersom den till?tna integrationstiden ?r starkt beroende av applikationen. Till exempel, f?r ett transportflygplan som g?r l?ngsamma sv?ngar, kan en bandbredd p? 1 Hz eller en integrationstid p? 1 s vara acceptabel, medan i en annan applikation kan en snabbt oscillerande plattform kr?va en bandbredd p? 100 Hz eller en integrationstid p? 0,01 s. Betydelsen av skalfaktorfelet beror ?terigen p? applikationen. Om en applikation endast har mycket l?ngsamma sv?ngar kan kravet p? skalfaktor vara mer avslappnad ?n en applikation med snabba sv?ngar, allt annat lika. Typiskt resulterar dessa fel i icke-ideal linj?ritet och hysteres.

Andra faktorer kan ocks? vara av avg?rande betydelse f?r anv?ndarna. Dessa inkluderar spektrala brusegenskaper. Helst b?r en rotationskodare vara fri fr?n brusspikar vid n?gon speciell frekvens. Detta ?r s?rskilt viktigt vid utveckling av styrsystem. M?nga mekaniska rotationssensorer har h?g niv? brus vid karakteristiska frekvenser, p? grund av deras mekanisk r?relse. Dynamiskt omf?ng ?r skillnaden mellan maximala och l?gsta hastigheter som kan m?tas. Starttiden ?r kritisk i m?nga flygningar, som kan sluta innan rotationssensorn sl?s p?. Detta problem uppst?r ofta i samband med mekaniska gyroskop, som tar lite tid att "snurra upp". De erforderliga v?rdena f?r alla dessa parametrar best?ms av anv?ndaren av systemet, som best?mmer vilka parameterv?rden som kr?vs f?r specifika applikationer. Tre egenskaper ?r nyckeln - kostnad, storlek och livsl?ngd. Alla tre avg?r om en viss till?mpning ?r genomf?rbar. Livsl?ngden definieras ofta som h?llbarheten n?r enheten helt enkelt f?rvaras och inte ?r i drift, plus livsl?ngden.

Alla optiska rotationssensorer som f?r n?rvarande utvecklas f?r styr- och styrsystem ?r baserade p? Sagnac-effekten, som anv?nds f?r att m?ta rotationshastighet. Om ringen roterar med en hastighet O medurs och tidsintervallet f?r ljusets passage l?ngs ringen definieras som ?t = L/c, d?r L ?r ringens omkrets och c ?r ljusets hastighet i vakuum, sedan f?rdas en str?le som utbreder sig medurs en ljusbana av l?ngd 2 pR + OR ?t, och en str?le som utbreder sig moturs vandrar banan 2p R- O R?t. Den totala skillnaden mellan de optiska banorna f?r ljusstr?lar som utbreder sig mot varandra, p? grund av rotation, ?r lika med 2O RL/c. F?r att konstruera en effektiv optisk rotationssensor baserad p? Sagnac-effekten m?ste det f?rst?s att f?r att uppn? h?g noggrannhet ?r det n?dv?ndigt att inte bara noggrant m?ta ljusv?gsskillnaden p? grund av rotation, utan att samtidigt s?kerst?lla att rotation ?r den enda externa parametern som p?verkar m?tningarna. Tre huvudmetoder anv?nds vid konstruktionen av optiska rotationssensorer: (1) optiska kaviteter, (2) interferometrar med ?ppen slinga respons och (3) interferometrar med sluten slinga. I de kommande styckena, i generella termer vissa egenskaper hos dessa tillv?gag?ngss?tt beaktas.

Grundprincipen f?r driften av en optisk resonator ?r att f?r att uppn? ett drifttillst?nd av resonans, ?r det n?dv?ndigt att ett helt antal v?gl?ngder passar in i den optiska kretsens l?ngd. Detta anger det i medurs riktning

Fccw?t=2 pR +OR ?t/ l (6.1)

och moturs

Fccw?t=2 pR -OR ?t /l (6.2)

var l ?r ljusstr?lens v?gl?ngd. Att l?gga till (6.1) och (6.2) leder till relationen

F=Fcw-Fccw=2R /lO (6.3)

Denna ekvation ?r den karakteristiska ekvationen f?r ett ringlasergyroskop och en passiv optisk ringresonator. Som ett resultat av frekvensintegrering erh?lls utsignalen som antalet band per rotationsvinkel, vilket ?r typiskt f?r ett integrerande gyroskop.

F?r fiberoptiska interferometrar med ?ppen slinga best?mmer banl?ngdsskillnaden dividerad med den operativa v?gl?ngden antalet fransar p? grund av rotationsfasskillnaden mellan motriktade ljusstr?lar,

ZO =2RL /lcO (6.4)

Detta tillv?gag?ngss?tt ?r till?mpbart p? ett brett spektrum av applikationer d?r begr?nsat dynamiskt omf?ng och skalfaktornoggrannhet ?r tillr?cklig, s?som pekning och sp?rning, stabilisering, robotik och gyrokompasskonstruktion. Det begr?nsade dynamiska omf?nget beror p? f?rlust av k?nslighet n?r man passerar genom bandet. Flera metoder har utvecklats baserade p? bearbetning av utsignalen fr?n fiberoptiska gyroskop med ?ppen slinga f?r att f?rb?ttra det dynamiska omr?det och skalfaktoregenskaperna.

Fiberoptiska interferometriska rotationssensorer kan utformas med prestandaegenskaper som liknar de f?r ett integrerande gyroskop med hj?lp av fasnollningstekniken. I detta fall annulleras fasf?rskjutningen som orsakas av rotation av motsvarande artificiellt inf?rda balanserande fasf?rskjutning. Ett s?tt att uppn? detta ?r att anv?nda en frekvensinducerad fasf?rskjutning. I detta fall skiftas en av str?larna, till exempel, som utbreder sig medurs, i frekvens innan den g?r in i fiberslingan, medan den andra str?len skiftas i frekvens efter att ha l?mnat fiberslingan. Den resulterande bandf?rskjutningen p? grund av frekvensskillnaden F ?r

ZF=FLn/c (6,5)

d?r n ?r fiberns brytningsindex. Om den rotationsdrivna fasf?rskjutningen ?r inst?lld p? den frekvensdrivna fasf?rskjutningen, ?r enhetens utg?ng

Z=2R/lnO (6.6)

7. Applicering av fiberoptiska sensorer

Ur industriella applikationers synvinkel ?r anv?ndningen av fiberoptiska sensorer attraktiv eftersom de har utm?rkt k?nslighet och brett dynamiskt omr?de, ?r kompakta och till?ter t?t f?rpackning och i framtiden har l?g kostnad och h?g tillf?rlitlighet. Inledningsvis anv?ndes dessa sensorer i en fientlig milj? d?r h?ga temperaturer, fr?tande ?mnen, h?ga niv?er av elektromagnetiska st?rningar eller hot om explosion, traditionella sensorer och avk?nningselement inte kan fungera korrekt. Till?mpningar f?r m?tning av h?g temperatur ?r ett bra exempel d?r sensorer baserade p? eldfast glasfiber har f?rdelar j?mf?rt med elektroniska t?jningsm?tare eller kapacitiva sensorer d?r tr?danslutningarna kanske inte t?l h?ga temperaturer. Det andra exemplet ?r m?jligheten att dra l?nga kablar mellan sensorer och elektroniska bearbetningsenheter. Fiberoptiska kablar har blivit j?mf?rbara i pris med koaxialkablar och till och med dubbeltr?dskablar n?r man l?gger linjer som ?r m?nga tusen fot l?nga. Eftersom optisk fiber ?r ett dielektriskt medium str?lar den inte ut och p?verkas inte (?tminstone till en f?rsta uppskattning) av elektromagnetisk interferens (EMI). Ju mer akut bullerproblemet ?r, desto mer attraktiva blir fibrerna. Fibrerna kr?ver ingen sk?rmning eller speciell jordning och kan l?pa i n?ra anslutning till h?gsp?nningsledningar. De elektroniska modulerna som kr?vs f?r att modulera/demodulera optiska signaler kr?ver inga speciella filter i en milj? med h?g niv? av elektromagnetisk st?rning.

7.1 Temperaturm?tning

M?nga metoder baserade p? optiska fibrer har utvecklats f?r temperaturm?tning i industriella milj?er och vissa sensorer finns kommersiellt tillg?ngliga. Representanter f?r f?retaget "Westinghouse" (Westinghouse) demonstrerade distribuerad temperaturm?tning i k?rnreaktorer och m?tte temperaturen p? motorns avgaser genom att analysera emissionsspektrumet f?r en svart kropp som emitteras av en optisk fiber bel?gen vid den heta platsen. Observera att n?r temperaturen ?kar ?kar ocks? str?lningen vid en given v?gl?ngd. Denna metod implementeras av Accuiber Inc. baserat p? Dils arbete, och sensorer f?r m?tning av avgastemperatur ?r kommersiellt tillg?ngliga jetmotorer upp till 1900 °C. H?gprecisionstemperaturm?tningar upp till 300 °C kan ocks? utf?ras i driftreaktorer.

Figur -10 Schematisk ?ver Accufibers Sapphire Blackbody-sensor och optisk analysator

Accuibers sensor inkluderar en tunn safirstav (se figur 10). M?t?nden p? st?ngen ?r t?ckt med eldfast metall.

Den andra ?nden av staven ?r ansluten till en l?gtemperaturoptisk fiber utanf?r h?gtemperaturm?tningszonen. Str?lande energi fr?n gl?dhet metallbel?ggning leds l?ngs safirstaven och l?gtemperaturoptisk fiber till analys- och displayenheten. Den metallbelagda spetsen p? fibern ?r en svartkropp vars emissionsspektrum beror p? temperaturen i enlighet med Plancks str?lningslag.

Analys av ett smalt band av str?lningsspektrumet som kommer ut fr?n en l?gtemperaturfiber utf?rs med hj?lp av ett optiskt interferensfilter och en fotodetektor som omvandlar str?lningsenergin till elektrisk energi.

Fj?rrm?tningar av temperatur vid temperaturer under 400 °C kan utf?ras med spektralselektiva metoder som anv?nds av flera f?retag i kommersiellt tillg?ngliga enheter. S?dana metoder ?r inte k?nsliga f?r f?r?ndringar i svartkroppsstr?lning, utan detekterar snarare temperaturinducerade f?r?ndringar i fluorescens- eller absorptionsspektra f?r vissa speciella ?mnen.

I det nuvarande Luxtron-systemet placeras en gl?dande fosfor p? spetsen av en optisk fiber i m?tzonen (se figur 11). Optiska excitationspulser f?r fosforn att gl?da, och tiden det tar f?r gl?den att d? ut beror p? temperaturen. Tiden t m?ts under vilken den luminiscerande signalen S\ faller av med en faktor e j?mf?rt med dess initiala v?rde. Temperaturen erh?lls fr?n en kalibreringskurva f?r avklingningstiden t mot temperaturen. MetriCors andra temperaturm?tningssystem med dubbla v?gl?ngder sp?rar kantf?rskjutningen av ett absorptionsband i ett halvledarmaterial som en funktion av temperaturen.

Figur - 11 Schematisk ?ver Luxtrons fosforbelagda fiberspets som en fiberoptisk temperatursensor

.2 Tryckm?tning

Flera intensitetsbaserade fiberoptiska sensorer har utvecklats f?r tryckm?tning i industriella milj?er. S?dana sensorer kan anv?ndas f?r att ?vervaka trycket i pannor, kemiska reaktorer, motorer och i m?nniskokroppen. Heise tillverkar ett h?gprecisionstryckavk?nnande element i vilket ett membran ?r anslutet till ett transmissivt diffraktionsgitter placerat mellan de s?ndande och mottagande fibrerna. Litton- och Metricor-omvandlare tillhandah?ller f?rlustkorrigering med tv? v?gl?ngder och flera v?gl?ngder i sj?lva fiberanslutningarna och fibrerna.

Fiberoptiska trycksensorer utvecklas intensivt. I synnerhet utvecklas sensorer designade f?r akustiska applikationer under US Navy's Fiber Optic Sensor Systems-program. F?r att m?ta tryckfluktuationsvariabler anv?nds b?de sensorer med ett externt k?nsligt element och "rena fiber"-sensorer, b?de intensitetssensorer och sensorer av interferometrisk typ.

F?r att m?ta statiskt tryck storleken p? str?lningsintensiteten som reflekteras fr?n ett tunt membran som sjunker under p?verkan av p?lagt tryck kan m?tas. Kalibreringskurvan f?r en s?dan tryckgivare visas i figur 12. En s?dan givare, utvecklad av ORTESN, inkluderar ett fiberoptiskt reflekterande avk?nningselement.

Om ett delat knippe appliceras s?som visas i ins?ttningen i figur 12, kan h?lften av fibrerna anv?ndas f?r att ?verf?ra str?lning till fibern, och den andra h?lften av fibrerna kan anv?ndas f?r att ?verf?ra str?lning till fotodetektorn. Ljuset som kommer ut fr?n ing?ngsfibrerna bildar en upps?ttning fl?ckar, vars diameter ?kar med ?kande avst?nd fr?n buntens ?nde i proportion till fiberns numeriska ?ppning. M?ngden str?lning som kommer in i utg?ende fibrer efter reflektion fr?n membranet beror p? det applicerade trycket, eftersom avst?ndet fr?n membranet till ?nden av bunten ?ndras beroende p? trycket.

Fiberoptiska sensorer har utvecklats f?r att m?ta statiskt tryck vid h?ga temperaturer. De kan anv?ndas f?r att m?ta trycket i gasv?gar i h?gpresterande flygplansmotorer och f?r att ?vervaka processtrycket i kolv?tskeanl?ggningar.

0 20 40 60 80 100

Figur -12 Kalibreringskurva f?r f?rh?llandet mellan uppm?tt och applicerat tryck f?r tryckgivaren som visas i insatsen, som inkluderar ett fiberoptisk reflektoravk?nningselement

Metallmembran som anv?nds i konventionella trycksensorer b?rjar deformeras vid h?ga temperaturer och t?jningsm?tare eller kapacitiva t?jningsm?tare upph?r att fungera. Dessutom ?r uppslamningen som anv?nds i kolv?tskeprocessen extremt fr?tande. H?gh?llfast Inconel-legering anv?nds som membranmaterial f?r att undvika deformations- och korrosionsproblem; och en mikrob?jande fiberoptisk sensor anv?nds f?r att m?ta membranavb?jning under applicerat tryck. Det har visats att denna sensor kan m?ta tryck vid temperaturer upp till 425 °C, samtidigt som den visar en repeterbarhet som inte ?verstiger 1 % av m?tnoggrannheten.

7.3 V?tskeniv?m?tning

M?nga metoder har demonstrerats f?r v?tskeniv?m?tning med fiberoptiska sensorer. Ett tillv?gag?ngss?tt anv?nder fibrer f?r att ?verf?ra ljus till ett prisma. Med en l?mpligt vald vinkel p? prismat uppst?r total inre reflektion av ljus n?r prismat ?r i luften. Om ett prisma ?r neds?nkt i en v?tska bryts ljuset i v?tskan. S?ledes fungerar denna enhet som en ljusstr?mbrytare beroende p? v?tskeniv?n. Liknande sensorer finns kommersiellt tillg?ngliga fr?n EoTec och Tedeco. Med specialdesignade prismor ger detta tillv?gag?ngss?tt en h?g niv? av signal-brusf?rh?llande under p?/av-drift och ok?nslighet f?r uppbyggnad av avlagringar p? prismats yttre sidor. V?tskeniv?n m?ts ocks? med kontinuerliga metoder genom deplacement- eller deplacementm?tningar. V?tskeniv?sensorer anv?nds i br?nsletankar och f?r att uppt?cka l?ckor i petrokemiska lagringstankar. Detta anv?nder tillv?gag?ngss?tt d?r kodmasken mellan tv? fasta upps?ttningar av fibrer skiftar n?r niv?n ?ndras, eller en av fibrerna r?r sig n?r niv?n ?ndras i f?rh?llande till de andra eller flera fasta fibrerna.

Slutsats

De viktigaste resultaten av detta kursarbete:

En samling litteratur om tekniken f?r fiberoptiska sensorer har gjorts.

Konstruktionerna och funktionsprinciperna f?r fiberoptiska sensorer och deras strukturella element beskrivs.

Klassificeringen av fiberoptiska sensorer utf?rs.

Lista ?ver anv?nda k?llor

1. Fiberoptiska sensorer / utg. E. Udda. - Technosphere, 2008. - 520-tal.

Okosi T. Fiberoptiska sensorer / T. Okosi per. fr?n japanska. - Leningrad: Energoatomizdat, 1990. - 256s.

Busurin V. I. Fiberoptiska sensorer: fysiska fundament, fr?gor om ber?kning och till?mpning / V. I. Busurin Yu. R. Nosov. - Leningrad: Energoatomizdat, 1990. - 256s.

Kolomiets LN Fiberoptiska sensorer i informationsm?tsystem / LN Kolomiets // Sensorer och system. -2006. - Nr 1. - P.8-14.

Fiberoptiska sensorer och informationsm?tsystem / V. B. Garmash, F. A. Egorov, L. N. Kolomiets, A. P. Neugodnikov, V. I. Pospelov // Sb. rapporter om MNTK-sensorer och system 2005. - Penza. - 6-10 juni. - 2005. - S.19-39.

Att best?mma n?rvaron av en del p? transport?ren av en automatiserad linje, erh?lla information om driften av en belysningsanordning, styra en kompakt men effektiv verktygsmaskin, tekniska processer tolererar inte d?lig kvalitet. Det ?r h?r sensorer kommer v?l till pass.

Det finns m?nga typer av sensorer: magnetiska, induktiva, fotoelektriska, kapacitiva - var och en av dem har sina egna f?rdelar och nackdelar. Solceller - en av de mest m?ngsidiga. H?r och laser och infrar?d, och enkelstr?le, och reflekterande. Men vi kommer att ?verv?ga fiberoptiska sensorer, eftersom de har de bredaste konfigurationsm?jligheterna och ?r perfekta ?ven f?r de mest otillg?ngliga platserna.

Den fiberoptiska sensorn ?r uppdelad i ett par enheter: en fiberfotoelektrisk f?rst?rkare och en fiberoptisk kabel med ett optiskt huvud. Kabeln s?nder ljus fr?n f?rst?rkaren.

Principen h?r ?r enkel. S?ndaren och mottagaren arbetar tillsammans: mottagaren k?nner av ljusv?gen som s?nds ut av s?ndaren. Teknologiskt implementeras denna process p? olika s?tt: sp?ra ljusv?gens vinkel, m?ta m?ngden ljus eller m?ta ljusv?gens ?terkomsttid f?r att m?ta avst?ndet till objektet.

Den optiska k?llan och mottagaren kan enkelt placeras i huvudet (diffusa eller reflekterande enheter), eller s? kan de g?ras separat - tv? huvuden (enstr?leenheter). Huvudet p? den fiberoptiska sensorn inneh?ller elektronik inuti, medan mottagaren ?r ansluten till elektroniken exakt med hj?lp av en optisk fiber. De mottagna och emitterade v?gorna f?rdas genom fibern p? ett s?tt som liknar h?ghastighetsdata?verf?ring i fiberoptiska n?tverk.

F?rdelen med denna separation ?r att mottagaren ?r installerad p? det uppm?tta objektet. Den fiberoptiska kabeln l?ggs och ansluts till f?rst?rkaren, som ?r placerad i ett speciellt styrsk?p som skyddar f?rst?rkaren fr?n den externa, ofta tuffa, milj?n i tillverkningsanl?ggningen. Valet av alternativ ?r varierat. F?rst?rkare ?r enkla och komplexa, i synnerhet multifunktionella, med f?rm?gan att utf?ra logiska operationer och omkopplingsoperationer.

Grundl?ggande fiberoptiska sensorf?rst?rkare har ett minimum av elektroniska komponenter och funktionalitet, och de mest komplexa k?nnetecknas av "plug and play"-principen, elektroniken i dem ?r helt individuellt konfigurerade. En del sensorelektronik klarar av att bearbeta mer ?n 10 fibering?ngar. Naturligtvis finns det ocks? en indikation. Indikatorer visar om sensorn fungerar korrekt. Dessutom finns det andra funktioner.

Gr?nssnittet till styrenheten best?ms av utdataformatet. B?de sensorjustering och ?terst?llning av f?rst?rkaren tillhandah?lls h?r. Utg?ngar ?r normalt ?ppna, normalt st?ngda, kollektor, emitter, push-pull. Anslutningarna g?rs med en kabel med flerstiftskontakt. Programmering utf?rs med knappar eller helt enkelt en potentiometer.

Ytterligare flexibilitet tillhandah?lls av sensoralternativ som till/fr?n f?rdr?jning, pulsutg?ngar och intermittent signaluteslutning f?r st?rre frihet att detaljera och justera f?rst?rkarparametrar beroende p? individuella krav. produktionsprocess. F?rseningar g?r att du kan sakta ner reaktionen fr?n arbetskroppen, intermittenta signaler - tj?nar som ett tecken p? att arbetsf?rh?llandena kr?nks. Allt konfigureras individuellt.

LED-indikering av utg?ngsstatus, eller n?rvaron av en display med information om signaler och utg?ngstillst?nd - dessa ?r avancerade alternativ som l?ter dig diagnostisera och programmera sensorn p? plats.

F?r mer stabila m?tningar i en f?r?nderlig milj? ?r en sensor med ?kad samplingshastighet och signalfiltrering l?mplig. Blocket, ?ven om det fortfarande kommer att fungera p? en l?g frekvens, kommer ?nd? att vara anv?ndbart. P?/av-f?rdr?jningar hj?lper till att matcha ut- och ing?ngssignaler.

Anv?ndningen av hj?lpblock kommer att ut?ka programmeringsm?jligheterna, till exempel kan du justera k?nsligheten f?r m?telementet n?r du arbetar med speciella material, s?som glas, eller programmera av / p? mellan kopplingspunkter: sp?ra delens position och dess position positionering i rymden.

Det fina med fiberoptiska kablar ?r att de ?verf?r ljus ist?llet f?r str?m. Konfigurationer fr?n olika material, med olika grader av k?nslighet hos huvuden ?r m?jliga.

Diffus fiberoptisk kabel best?r av ett par faner, varav en g?r till f?rst?rkaren, den andra - till det k?nsliga huvudet. Samtidigt ?r tv? kablar anslutna till det k?nsliga huvudet - en f?r ljusk?llan, den andra f?r elektroniken.

En enkelstr?le fiberoptisk kabel inneh?ller ett par identiska kablar, som var och en ?r ansluten till en f?rst?rkare och har sitt eget optiska huvud. En kabel anv?nds f?r att ?verf?ra ljus, den andra - f?r att ta emot.

Sj?lva fibern ?r vanligtvis glas eller plast. Plast - tunnare, billigare, mer flexibel. Glas ?r starkare och kan fungera vid h?gre temperaturer. Plast kan sk?ras till ?nskad l?ngd, medan glas endast sk?rs i tillverkningsstadiet. Fiberjacka - fr?n extruderad plast till rostfri fl?ta, f?r tuffa milj?er.

Det viktigaste n?r du v?ljer en fiberoptisk sensor ?r att v?lja r?tt optiskt huvud. N?r allt kommer omkring ?r det med huvudets k?nslighet som noggrannheten f?r att uppt?cka delar, sm?, fasta eller r?rliga, ?r associerad. I vilken vinkel kommer mottagaren och s?ndaren att placeras i f?rh?llande till objektet, vad ?r den till?tna spridningen. Om det kr?vs ett runt fiberknippe f?r att f? en cirkul?r balk eller en f?rl?ngd f?r att f? ett horisontellt utspr?ng.

N?r det g?ller runda balkar kan de i ett diffust huvud vara j?mnt f?rgrenade med alla k?llfibrer p? ena halvan och med mottagarfibrerna p? den andra. Denna design ?r vanlig, men den kan orsaka en f?rdr?jning i l?sningen av information fr?n en del som r?r sig i r?t vinkel mot bifurkationslinjen.

Variant med j?mn f?rdelning k?ll- och mottagarfibrer ger mer enhetliga str?lar. Uniforma str?lar l?ter dig utj?mna effekterna av att skicka och ta emot v?gor, och detekteringen kommer att visa sig vara oberoende av objektets r?relseriktning.

Typ av optisk huvud, kabell?ngd och f?rst?rkare har en betydande inverkan p? optikens avk?nningsavst?nd. Det ?r sv?rt att ge en exakt uppskattning, men tillverkare anger dessa uppgifter. En enkelstr?lesensor har ett st?rre r?ckvidd ?n en diffus. L?ngre fiber - kortare r?ckvidd. Mer perfekt f?rst?rkare - starkare signal, st?rre r?ckvidd.

Anv?nds alltmer i industriell automation distribuerad I/O, och det g?r att ansluta flera fiberoptiska kablar sensorer till en samlare.

Fiberoptiska f?rst?rkare ?r ofta frist?ende enkanaliga DIN-skena enheter, de ?r l?tta att montera i en panel, och den enda nackdelen ?r att dirigera anslutningar fr?n enskilda f?rst?rkare.

Samlaren kan gruppera flera fiberkanaler i en enda kontrollcentral: uppsamlarna ?r utrustade med menydisplayer och varje kanal programmeras individuellt. De konfigurerade kanalerna kan anv?ndas via OCH/ELLER-logik vilket avsev?rt f?renklar PLC-styrningen.

Anv?ndningen av fiberoptik visar sig v?l i system som arbetar under f?rh?llanden med starkt elektriskt brus. Den optiska fibern uppfattar inte elektriskt brus, och den elektroniska f?rst?rkaren ?r skyddad av ett sk?p. Sm? monteringslinjer med automatisk detektering av delar p? transport?rer under montering av enheter ?r en annan mycket lovande och redan ganska vanlig riktning f?r att anv?nda fiberoptiska sensorer.

Huvuden med olika orienteringar, olika storlekar, olika spridning f?r att ge r?tt grad av fokusnoggrannhet oavsett sensorstorlek – allt detta, tillsammans med styrlogiken, ?ppnar en enorm potential f?r m?jligheter. Till exempel uppt?cker en sensor n?rvaron av en del i b?rjan av monteringen, och den andra bekr?ftar slutet av monteringen.

Oavsett applikation ?r det med andra ord viktigt att v?lja en sensor och ett huvud med parametrar som l?mpar sig f?r den efterfr?gade konsumentapplikationen: vad g?ller spridning, avst?nd, provtagning, valm?jligheter g?llande inst?llningar och programmering.

Det enda, kanske, minuset ?r att fibrerna inte kan b?jas ?verdrivet. Det ?r v?rt att b?ja lite mer, och irreparabel plastisk deformation av fibrerna kommer att intr?ffa, genomstr?mningen kommer att minska eller f?rsvinna helt. Den till?tna b?jradien beror p? fibertyp, storlek och spridning av fibrerna i bunten. Dessa egenskaper m?ste beaktas n?r du v?ljer en sensor f?r din applikation.

Fiberoptiska sensorer l?ter dig m?ta m?nga egenskaper hos laboratorie- och industriobjekt, s?rskilt temperatur. Trots att deras anv?ndning ?r ganska m?dosam, ger det ett antal f?rdelar, anv?ndningen av s?dana sensorer i praktiken: elektromagnetisk induktion); sm? dimensioner av sensorer, elasticitet, mekanisk h?llfasthet, h?g korrosionsbest?ndighet, etc.

Den s? kallade Raman-effekten ?r s?rskilt l?mplig f?r temperaturm?tningar med optiska fibrer av kvartsglas. Ljus i en glasfiber sprids av mikroskopiskt sm? densitetsfluktuationer, som ?r mindre ?n v?gl?ngden. Vid backspridning kan man tillsammans med den elastiska spridningsfraktionen (str?lad spridning) vid samma v?gl?ngd hitta b?de det transmitterade ljuset och ytterligare komponenter vid andra v?gl?ngder, som ?r relaterade till molekylernas vibration och d?rmed till den lokala temperaturen (Raman-spridning).

Fiberoptiska sensorer

Fiberoptiska sensorer (?ven ofta kallade optiska fibersensorer) ?r fiberoptiska enheter f?r att detektera vissa kvantiteter, vanligtvis temperatur eller mekanisk p?k?nning, men ibland ?ven f?rskjutning, vibration, tryck, acceleration, rotation (m?tt med optiska gyroskop baserade p? Sagnac-effekten ) och kemiska koncentrationer. Allm?n princip s?dana anordningar genom att ljus fr?n en laser (oftast en singelmodsfiberlaser) eller en superluminescerande optisk k?lla s?nds genom en optisk fiber och upplever en liten f?r?ndring i dess parametrar i fibern eller i ett eller flera Bragg-gitter, och sedan n?r en detektionskrets som utv?rderar dessa f?r?ndringar.

J?mf?rt med andra typer av sensorer har fiberoptiska sensorer f?ljande f?rdelar:

• · De best?r av elektriskt icke-ledande material (inga elkablar kr?vs), vilket g?r att de kan anv?ndas till exempel p? platser med h?gsp?nning.
• · De kan s?kert anv?ndas i explosiva milj?er eftersom det inte finns n?gon risk f?r elektrisk gnista, ?ven vid haverier.
• · De p?verkas inte av elektromagnetisk st?rning (EMI), inte ens i n?rheten av ett blixtnedslag, och elektrifierar inte andra enheter av sig sj?lva.
• Deras material kan vara kemiskt inerta, d.v.s. f?rorenar inte milj? och ?r inte utsatta f?r korrosion.
• · De har ett mycket brett driftstemperaturomr?de (mycket mer ?n elektroniska enheter).
• · De har m?jlighet till multiplexering; flera sensorer i en enda fiberl?nk kan integreras med en optisk k?lla (se nedan).

Sensorer baserade p? Bragg-galler

Fiberoptiska sensorer ?r ofta baserade p? fiber Bragg-galler. Grundprincipen f?r m?nga fiberoptiska sensorer ?r att Bragg-v?gl?ngden (d.v.s. v?gl?ngden f?r maximal reflektion) i ett gitter beror inte bara p? Bragg-gittrets period, utan ocks? p? temperatur och mekanisk p?k?nning. F?r kvartsfibrer ?r f?r?ndringen i Bragg-v?gl?ngden per t?jningsenhet cirka 20 % mindre ?n str?ckning, eftersom det finns en effekt av t?jning p? minskningen av brytningsindex. Temperatureffekterna ?r n?ra de f?rv?ntade endast f?r termisk expansion. Temperatur- och deformationseffekter kan skilja sig vid anv?ndning av olika tekniska medel(till exempel n?r du anv?nder ett referensgitter som inte ?r f?rem?l f?r deformation, eller anv?nder olika typer av fibergitter) s? att b?da v?rdena registreras samtidigt. F?r att bara registrera deformationen n?r uppl?sningen flera µe (d.v.s. den relativa f?r?ndringen i l?ngd av best?llningen) medan noggrannheten har samma storleksordning. F?r dynamiska m?tningar (t.ex. akustiska fenomen) uppn?s en k?nslighet st?rre ?n 1 meu per 1 Hz bandbredd.

Distribuerad avk?nning

Andra fiberoptiska sensorer anv?nder inte fiber Bragg-gitter som sensorer, utan sj?lva fibern som sensorer. Ljudprincipen i dem ?r baserad p? effekten av Rayleigh-spridning, Raman-spridning eller Brillouin-spridning. Till exempel metoden f?r optisk tidsdom?nreflektometri, d?r positionen f?r ett omr?de med svag reflektion kan best?mmas med hj?lp av en pulsad sonderingssignal. Denna metod anv?nds ocks? f?r att best?mma andra storheter, s?som temperatur eller sp?nning, beroende p? Brillouins frekvensskifte.

I vissa fall ?r det uppm?tta v?rdet medelv?rdet ?ver hela fiberns l?ngd. Denna metod ?r typisk f?r vissa temperatursensorer, s?v?l som f?r interferometrar baserade p? Sagnac-effekten som anv?nds som gyroskop. I andra fall m?ts l?gesberoende storheter (t.ex. temperatur eller sp?nning). Detta kallas distribuerad avk?nning.

Kvasif?rdelad avk?nning

Vissa fibrer kan inneh?lla en serie sensormatriser (se ovan) f?r att ?vervaka temperatur och t?jningsf?rdelning genom fibern. Detta kallas kvasi-f?rdelad avk?nning. Det finns olika tekniska l?sningar f?r att adressera endast ett gitter (och d?rmed exakt best?mma positionen l?ngs fibern)

I en metod, kallad full v?gl?ngdsdelningsmultiplexering (WDM) eller optisk frekvensdom?nreflektometri (OFDR), har gittren en n?got annorlunda Bragg-v?gl?ngd. V?gl?ngden p? den avst?mbara lasern i integrationsenheten kan avst?mmas till en v?gl?ngd som h?r till en viss typ av gitter, och v?gl?ngden f?r maximal reflektion indikerar p?verkan av deformation eller till exempel temperatur. Dessutom kan bredbandsljusk?llor (t.ex. superluminescerande k?llor) anv?ndas i samband med en v?gl?ngdsavs?kningsfotodetektor (t.ex. baserad p? en Fabry-Perot-fiberresonator) eller baserat p? en CCD-spektrometer. I vilket fall som helst ?verstiger det maximala antalet gitter som regel inte 10-50, vilket begr?nsas av justeringsomr?det f?r ljusk?llans genomstr?mning och den erforderliga v?gl?ngdsskillnaden i fibergittren.

En annan metod, som kallas tidsdelningsmultiplexering (TDM), anv?nder identiska, l?greflekterande gitter till vilka korta ljuspulser skickas. Reflektion fr?n olika gitter registreras med hj?lp av deras ankomsttid. Time Division Division (TDM) anv?nds ofta i kombination med Wavelength Division (WDM) f?r att multiplicera antalet olika kanaler med hundratals eller till och med tusentals g?nger.

Andra tillv?gag?ngss?tt

Ut?ver de ovan beskrivna tillv?gag?ngss?tten finns det m?nga alternativa metoder. H?r ?r n?gra av dem:

• · Fiber Bragg-gitter kan anv?ndas i optiska interferensfibrer, d?r de endast anv?nds som reflektorer, och m?ter fasf?rskjutningen beroende p? avst?ndet mellan dem.
• · Det finns laser Bragg-sensorer, d?r gittersensorn ?r placerad i den sista spegeln av laserfiberoptiska kaviteten, baserad p? erbiumdopad fiber, som uppfattar pumpljus vid en v?gl?ngd av 980 nm genom fibern. Bragg-v?gl?ngden, som beror p? till exempel temperatur eller mekanisk p?k?nning, best?mmer genereringsv?gl?ngden. Detta tillv?gag?ngss?tt, som har m?nga alternativ f?r vidareutveckling, lovar att ge h?ga resultat p? grund av den smala bandbredden i spektralomr?det, vilket ?r karakteristiskt f?r en fiberlaser, och h?g k?nslighet.
• · I vissa fall anv?nds par av Bragg-galler som fibrer f?r Fabry-Perot interferometrar, som kan reagera s?rskilt k?nsligt p? yttre p?verkan. Fabry-Perot-interferometern kan ocks? tillverkas p? annat s?tt, till exempel genom att anv?nda en variabel luftspalt i fibern.
• · L?ngperiodiska gitter ?r av s?rskilt intresse f?r att k?nna av flera parametrar samtidigt (t.ex. temperatur och stress) eller p? annat s?tt f?r alternativ t?jningsdetektering med mycket l?g k?nslighet f?r temperaturf?r?ndringar.

Anv?ndningsomr?den

?ven efter flera ?rs utveckling har fiberoptiska sensorer fortfarande inte n?gon st?rre kommersiell framg?ng, eftersom det ?r sv?rt att ers?tta nuvarande teknologier, ?ven om de har vissa begr?nsningar. ?ven om fiberoptiska sensorer i vissa applikationer vinner erk?nnande som en teknik med stor potential f?r intressanta m?jligheter. Detta ?r till exempel arbete under tuffa f?rh?llanden, som att sondera i enheter med h?g sp?nning, eller i mikrov?gsugnar. Bragg-gittersensorer kan ocks? anv?ndas f?r att till exempel ?vervaka f?rh?llandena inuti flygplansvingar, vindkraftverk, broar, stora dammar, oljek?llor och r?rledningar. Byggnader med inbyggda fiberoptiska sensorer kallas ibland "smarta strukturer", sensorerna i dem ?vervakar deformationen inom olika delar av strukturen, och tar emot data om dessa f?r?ndringar, s?som slitage, vibrationer etc. Smart design ?r den fr?msta drivkraften f?r utvecklingen av fiberoptiska sensorer.

Enligt internetuppslagsverket www.rp-photonics.com

Optiska sensorer ?r enheter som ?r designade f?r att styra avst?nd och position, best?mma f?rg- och kontrastm?rken och ?ven l?sa andra tekniska problem. Enheterna anv?nds fr?mst i industriell utrustning.

Enligt funktionsmetoden ?r optiska sensorer indelade i tre typer.

Enheter som reflekterar fr?n ett f?rem?l kan s?nda ut och ta emot ljus som avviker fr?n ett f?rem?l som befinner sig i deras verksamhetsomr?de. En viss reflekteras fr?n m?let och st?ller in l?mplig logikniv? n?r den tr?ffar sensorn. Storleken p? svarszonen beror till stor del p? typen av enhet, storlek, f?rg, kr?kning och andra parametrar f?r objektet. I sin design finns mottagaren och s?ndaren i samma h?lje.

Optiska sensorer som reflekterar fr?n en retroreflektor tar emot och avger ljus som kommer fr?n en speciell reflektor, och n?r str?len avbryts av ett f?rem?l visas en motsvarande signal vid utg?ngen. Omfattningen av en s?dan enhet beror p? tillst?ndet i milj?n som omger sensorn och f?rem?let (dimma, r?k, damm, etc.). P? detta instrument S?ndaren och mottagaren ?r ocks? inrymda i samma h?lje.

Den tredje typen inkluderar optiska sensorer, som har en separat mottagare och ljusk?lla. Dessa element ?r installerade mittemot varandra l?ngs samma axel. Ett objekt som kommer in i regionen orsakar dess avbrott, och den logiska niv?n ?ndras i enlighet med detta vid utg?ngen.

Ljuselementen i enheter kan fungera p? olika, som inkluderar infrar?tt eller synligt (laser) ljus, s?v?l som andra indikatorer p? f?rgm?rken.

I sin design best?r en optisk sensor av en s?ndare som genererar ljus i olika intervall, samt en mottagare som s?rskiljer signalen som s?nds ut av det f?rsta elementet. B?da komponenterna i enheten ?r placerade b?de i ett och i olika fall.

Driften av enheterna ?r baserad p? f?r?ndringen i optisk str?lning n?r ett ogenomskinligt f?rem?l dyker upp i t?ckningsomr?det. N?r enheten sl?s p? s?nds en optisk str?le ut, tas emot genom en reflektor eller reflekteras fr?n ett f?rem?l.

Sedan, vid utg?ngen av sensorn, visas en digital eller med en annan logik, som sedan anv?nds av ett st?lldon eller en registreringskrets.

Fiberoptiska sensorer har en annan k?nslighetszon, som str?cker sig fr?n n?gra centimeter till hundratals meter.

Det ?r mest bekv?mt att anv?nda diffusa enheter som sj?lvst?ndigt utl?ser objektet. F?r det mesta l?ter optiska sensorer dig ?ndra inst?llningarna f?r k?nslighet och indexering av utg?ngsl?get, sj?lvjusterande modeller produceras ocks?.

Det finns m?nga tillverkare av enheter p? marknaden. Till exempel ?r enheter tillverkade av AUTONICS s?rskilt popul?ra. De k?nnetecknas av stor variation, l?gt pris och h?g tillf?rlitlighet.