girii?

Elektrikli de?erlerin ?e?itli d?n??t?r?c?ler, insan bilgisinin bir?ok alan?nda ve hatta daha da t?pta yer ald?. Te?hisle u?ra?an modern bir doktor hayal etmek zor ?e?itli hastal?klar ve radyo elektroni?i, mikroelektronik, metroloji, malzeme bilimi gibi bilimlerin ?ok say?da ba?ar?s?na dayanmayan tedavileri. Ve sens?rler, t?bbi elektroniklerin en yava? geli?en alanlar?ndan biri olmas?na ve bir b?t?n olarak t?m elektronikler olmas?na ra?men, te?his ve terap?tik cihazlar?n ve sistemlerin b?y?k ?o?unlu?u do?rudan veya dolayl? olarak, bunun ?al??mas? olmadan bir?ok farkl? d?n??t?r?c? ve elektrot i?erir. Sistem bazen d???n?lemez.

Sunulan ?al??mada baz? sens?r t?rleri dikkate al?nacakt?r. Belli bir zorluk, ?ok ?e?itli t?bbi sens?rlerde ve bu konuyla ilgili olduk?a az say?da yay?nda yatmaktad?r.

Fiber optik sens?rler

Optoelektronik, optik ve elektroniklerin kav?a??nda ortaya ??kan olduk?a yeni bir bilim ve teknoloji alan?d?r. Yirminci y?zy?l?n ba??ndan itibaren radyo m?hendisli?inin geli?tirilmesinde, geli?tirme e?iliminin s?rekli olarak izlendi?ine dikkat edilmelidir. Elektromanyetik dalgalar T?m y?ksek frekans.

Optoelektroniklerin geli?tirilmesinde ?nemli bir nokta yarat?l??t?r. optik lifler. ?al??malar 1960'lar?n sonlar?nda ?zellikle yo?unla?t? ve 1970'te k???k zay?flamaya sahip bir kuvars lifinin geli?tirilmesi bir ????r a?an bir olayd? ve 1970'lerin t?m? i?in ara?t?rma ve geli?tirme h?z?n? art?rmak i?in bir te?vik g?revi g?rd?. y?llar.

Optik fiber genellikle iki t?rden biridir: tek modlu, burada sadece bir mod (iletilenin da??l?m tipi elektromanyetik alan) ve multimod - setin aktar?lmas? (yakla??k y?z) mod.

Yap?sal olarak, bu t?r lifler sadece ?ekirdek ?ap?nda farkl?l?k g?sterir - i?inde k?r?lma katsay?s?n?n ?evresel k?s?m olan kabuktan biraz daha y?ksek oldu?u y?ld?r?m k?sm?.

???NDE t?bbi ekipman Hem ?oklu ve tek modlu optik lifler kullan?l?r. ?oklu lifler, birbirleriyle ba?lant?lar?n? kolayla?t?ran b?y?k (yakla??k 50 mm) bir ?ekirdek ?ap?na sahiptir. Ancak her moda i?in grup ???k h?z? farkl? oldu?undan, dar ???k darbesi iletildi?inde, geni?lemesi (da??l?mdaki bir art??) meydana gelir. Tek modlu liflerde ?oklu multi -middy ile kar??la?t?r?ld???nda, avantajlar ve dezavantajlar yerleri de?i?tirir: da??l?m azal?r, ancak k???k (5 -10 mm) ?ekirdek ?ap?, bu tip liflerin ba?lant?s?n? ve ???k ???n?n?n tan?t?m?n? b?y?k ?l??de karma??kla?t?r?r. i?lerindeki lazerin.

Bunun bir sonucu olarak, tek moda optik lifler, y?ksek bir bilgi iletimi (ileti?im hatlar?n?n hiyerar?ik yap?s?nda ?st s?ralama ?izgileri) gerektiren ileti?im hatlar?nda bask?n kullan?m? bulmu?lar ve ?oklu -modlu olanlar ?o?unlukla ileti?imde kullan?lmaktad?r. Nispeten d???k bilgi aktar?m h?z?na sahip ?izgiler. Sadece tek moda liflerin uygun oldu?u tutarl? fiber optik ileti?im ?izgileri vard?r. ?oklu bir optik lifte, kabul edilen ???k dalgalar?n?n tutarl?l??? d??er, bu nedenle tutarl? ileti?im ?izgilerinde kullan?m? pratik de?ildir, bu da bu t?r ?izgilerde sadece tek moda optik fiberlerin kullan?m?n? ?nceden belirler.

Aksine, sens?rler i?in optik lifler kullan?l?rken yukar?daki fakt?rler de meydana gelir, ancak ?o?u durumda rolleri zaten farkl?d?r. ?zellikle, tutarl? ?l??mler i?in optik lifler kullan?l?rken, bu liflerden bir interferometre olu?tu?unda, tek modlu liflerin ?nemli bir avantaj?, ?oklu k?tleli lifler kullan?larak m?mk?n olmayan optik dalga faz? hakk?nda bilgi iletme olas?l???d?r. Bu nedenle, bu durumda, tutarl? ileti?im hatlar?nda oldu?u gibi sadece tek modlu optik fiber gereklidir.

Bununla birlikte, pratikte, ?l??m s?ras?nda tek modlu optik fiberin kullan?lmas?, k???k da??l?m? nedeniyle atipiktir. Bu nedenle, duyusal optoelektroniklerde, interferometre sens?rleri hari?, ?ok modlu optik lifler kullan?l?r. Bu durum, sens?rlerde kullan?lan optik liflerin uzunlu?unun sistemlerden ?ok daha az olmas? ger?e?i ile de a??klanmaktad?r. optik ba?lant?.

Optik liflerin genel avantajlar?na dikkat edilmelidir:

• · Geni? -kapasite (birka? d?zine teragerz varsay?l?r);
• · K???k kay?plar (minimum 0.154 dB/km);
• · K???k (yakla??k 125 mikron) ?ap;
• · K???k (yakla??k 30 g/km) k?tle;
• · Esneklik (2 mm minimum b?kme yar??ap?);
• · Mekanik mukavemet (yakla??k 7 kg bo?luktaki y?ke dayan?r);
• · Kar??l?kl? m?dahale eksikli?i (?apraz crustacean m?dahalesi, telefonda "ge?i? konu?malar?nda" bilinen);
• · ?kamet edin (pratik olarak etkisi yok elektromanyetik ind?ksiyon ve bu nedenle, f?rt?na de?arjlar?, g?? hatt?na yak?nl?k, g?? a??ndaki ak?m darbeleri) ile ili?kili negatif fenomenler);
• · Patlama g?venli?i (lifin k?v?lc?m?n nedeni olarak mutlak yetersizlik ile garanti edilir);
• · Y?ksek elektriksel yal?t?m mukavemeti (?rne?in, 10.000 B uzunlu?unda bir voltajl? 20 cm uzunlu?unda bir fiber);
• · ?zellikle kimyasal ??z?c?ler, ya?lar, su i?in y?ksek korozyon direnci.

Fiber optik sens?rleri kullanma prati?inde, en b?y?k anlam Son d?rt ?zellik. Esneklik, k???k ?ap ve k?tle gibi ?zellikler de yararl?d?r. Geni? kapasite ve k???k kay?plar, optik liflerin yeteneklerini ?nemli ?l??de artt?r?r, ancak her zaman bu avantajlardan ?ok daha uzak olan sens?rlerin geli?tiricileri taraf?ndan tan?n?r. Ancak, modern bir bak?? a??s?ndan, geni?letildi?i gibi ??levsel yetenekler Yak?n gelecekte fiber optik sens?rler bu durum kademeli olarak d?zelecektir.

A?a??da g?sterildi?i gibi, fiber optik sens?rlerde optik fiber basit?e bir iletim hatt? olarak kullan?labilir veya sens?r?n hassas eleman?n?n rol?n? oynayabilir. ?kinci durumda, fiberin elektrik alan?na duyarl?l??? (Kerra etkisi) kullan?l?r, manyetik alan(Faraday etkisi), titre?im, s?cakl?k, bas?n?, deformasyonlara (?rne?in b?kmek i?in). Bu etkilerin ?o?u optik sistemler?li?kiler dezavantajlar olarak de?erlendirilir, sens?rlerde g?r?n??leri daha ziyade geli?tirilmesi gereken avantaj olarak kabul edilir.

Modern fiber optik sens?rler neredeyse her ?eyi ?l?menizi sa?lar. ?rne?in, bas?n?, s?cakl?k, mesafe, uzay konumu, d?nme h?z?, do?rusal hareket h?z?, ivme, titre?imler, k?tle, ses dalgalar?, s?v? seviyesi, deformasyon, k?r?lma katsay?s?, Elektrik alan?, Elektrik ak?m?, manyetik alan, gaz konsantrasyonu, radyasyon radyasyon dozu. Bu t?r liflerin demetlerinin kullan?m? ?zerine, t?m endoskopi tekni?i dayanmaktad?r.

Fiber optik sens?rleri i?inde optik fiber kullan?m? a??s?ndan s?n?fland?r?rsak, kabaca optik fiberin iletim hatt? olarak kullan?ld??? sens?rlere ve hassas bir element olarak kullan?ld??? sens?rlere b?l?nebilirler. "?anz?man hatt?" t?r?n?n sens?rlerinde, esas olarak ?oklu -mobile optik lifler kullan?l?r ve duyusal tip sens?rlerde en s?k -tek moda olanlar.

Elyaf lifli fiber optik sens?rler kullan?larak a?a??daki fiziksel miktarlar bir ?izgi olarak ?l??lebilir:

• · Ge?en tip sens?r: s?cakl?k (± 0.04 ° C do?rulukla 0-70 ° C aral???nda, ?ok doon liflerde sabit l?minesanstaki bir de?i?ikli?in ?l??lmesine dayanarak);
• · Yans?t?c? tip bir sens?r: kandaki oksijen konsantrasyonu (spektral karakteristik de?i?iklikler, yans?yan ?????n yo?unlu?u tespit edilir ve lif, kateterden eri?im ile tankt?r).

Sens?rdeki optik fiber hassas bir eleman olarak kullan?l?yorsa, m?mk?nse A?a??daki uygulamalar:

• · Michelson'?n interferometresi nabz?, kan ak?? h?z?n? ?l?menizi sa?lar: Doppler efektini kullanarak, dayak frekans?n? tespit edebiliriz -hem tek modlu hem de ?ok modlu lifler kullan?l?r; ?l??m aral???: 10 -4 - 10 8 m/s.
• · Ba??msal olmayan yap?ya dayanarak, dozu belirlemenizi sa?layan bir sens?r olu?turmak m?mk?nd?r. iyonla?t?r?c? radyasyon, kullan?lan fiziksel fenomen - boyama merkezinin olu?umu, saptanabilir de?er iletilen ?????n yo?unlu?udur.

Baz? sonu?lar? ?zetleyerek, fiber optik sens?r?n ana elemanlar?n?n: optik fiber, ???k yayan (???k kayna??) ve optik duyarl? bir element olan ???k al?c?s? oldu?u s?ylenmelidir.

Ek olarak, bu elemanlar aras?nda ileti?im veya bir sens?rl? bir ?l??m sisteminin olu?umu i?in ?zel ?izgiler gereklidir. Ayr?ca, fiber optik sens?rlerin pratik uygulanmas? i?in, yukar?daki ??eler ve bir ileti?im hatt? ile birlikte bir ?l??m sistemi olu?turan sistemik teknik unsurlar? gereklidir.

Fiber optik sens?rlerin ana yap?lar?n?n s?n?fland?r?lmas?:

• · Elyaf ?zelliklerinde bir de?i?iklik ile (?zel lifler dahil);
• · ?letilen ?????n parametrelerinde bir de?i?iklik ile;
• · Elyaf?n sonunda hassas bir eleman ile.

Fotoelektrik sens?rler

Optik sens?r Modern otomatik ?retimin g?zleri. Toplu olarak, foto?raflar spektrumun k?z?l?tesi b?lgesinde ?al???r. Fotoelektrik sens?rler ?? ana t?re ayr?lm??t?r:

T - T?r veya Thru -Beam(aral?kl? optik) veya optik ???n? kesintiye u?ratmak i?in sens?rler. Birbirlerinin kar??s?nda monte edilmi? bir al?c? ve yay?c?dan olu?urlar. Al?c? ve yay?c? aras?nda ge?en nesne, optik ???n? kesintiye u?rat?r, bu da al?c?n?n ??k?? anahtar?n?n ko?ulunda bir de?i?ikli?e yol a?ar.

R - Tip veya Retro(Retroreflekt?r/reflekt?rden bir yans?ma ile). ?mparalar ve al?c? ayn? durumda. Yay?c? taraf?ndan g?nderilen optik d?rt? reflekt?rden yans?r ve al?c?ya girer. Reflekt?r ve sens?r aras?nda bulunan bir nesne ile kiri?in kesilmesi, sens?r?n ??k?? anahtar?n?n durumunda bir de?i?ikli?e yol a?ar.

D -U? veya Diff?z(nesneden yans?t?l?r). Optik ???n?n yans?mas? do?rudan tespit nesnesinden ger?ekle?ir. Bir nesnenin yoklu?unda Optik ?izgi Nesne sens?r?ne yakla??rken, optik d?rt?n?n enerjisinin bir k?sm? (nesnenin rengine ve p?r?zl?l???ne ba?l? olarak) nesneden yans?r ve ayn? durumda bulunan sens?r al?c?s?na girer, bu da ayn? durumda bulunan, ??kt? anahtar?n?n durumunda bir de?i?ikli?e yol a?ar.

D???k mesafelerde, “?l? b?lge” i?inde, R sens?rleri R tipi nesneyi bir reflekt?r olarak alg?lar, bunun sonucunda nesnenin tespiti ger?ekle?mez. Bu t?r vakalar? hari? tutmak i?in polarizasyon filtresi olan sens?rler kullan?lmal?d?r.

Kitap, yeni bir uygulamalar, fiber optik sens?rler alan? olan h?zla geli?en ve kapsayan bir tan?t?m kursudur. ?? b?l?m?n her birinde - "ana bile?enler", "teknoloji" ve "uygulamalar" - bu alandaki ana ba?ar?lar?n ayr? ?rnekleri verilmi?tir. Birlikte m?hendisler, bilim adamlar?, son s?n?f ??rencileri ve lisans?st? ??rencilere fiber optik sens?rler hakk?nda tam bir izlenim b?rakma f?rsat? sunarlar.
Kitap, okurken k?lavuz olarak kullan?labilir e?itim kurslar? yan? s?ra fiber optik sens?rler ?zerine end?striyel seminerlerde.

Optik lif t?rleri.

G?r?n??e g?re insanlar, ate? kullanmay? ??rendikleri i?in ????? bir ileti?im arac? olarak kullanmaya ba?lad?lar. Binlerce y?l boyunca sinyal ?enlik ate?leri ve duman sinyalleri kullan?lm??t?r. Bir ???k kayna?? olarak ?nemli mesafelerde sinyalleri iletmek i?in aynalar?n icad? ile g?ne? kullan?lmaya ba?lad?. Mesaj alan ki?iler onlar? d?zg?n bir ?ekilde yorumlad?. Bu y?ntemler y?zy?llard?r geli?ti ve geli?ti. Alexander Grayam Bell'in video telefonu, 200 m'lik bir ???k ???n? kullanarak iletim yapmak i?in iyi ???k kaynaklar?n?n eksikli?i ve g?venilir d???k kay?pl? ?anz?man kanallar? nedeniyle k?s?tlanm??t?r. Lazerin icad? sayesinde durum 1962'de tamamen de?i?ti. Serbest alanda, b?yle bir kaynak taraf?ndan yay?lan tutarl? ???k, y?z binlerce kilometre mesafede bulunan uzak bir al?c? taraf?ndan elde edilebilir. Yine de uygun bir iletim ortam?n?n bulunmamas?, Kapron ve di?erleri, erimi? kuvars?n bir fiberdeki ?????n zay?flamas?n?n uzun s?rd???n? g?stermediler. ileti?im hatlar?. Sa? kal?nl???nda uzun lifler kullanarak, sinyalleri iletmek i?in ?ok kilometrelik fiber ?izgileri d??eyebilirsiniz
Mod?le edilmi? yard?mla lazer radyasyonu.

?ek. 2.2 ?????n fiberden nas?l iletildi?ini g?sterir. Rezervuar?n alt?ndaki y?z?c?y? d???n?n. Suyun y?zeyine yeterince k???k bir a??da bakarsa, rezervuar?n alt k?sm? su hava b?l?m?n?n y?zeyini tamamen etkileyecektir. Ayn? ?ey lifin i?inde de olur; Bir?ok i? yans?ma sayesinde ???k iletilir. Elyaf?n i?inde ???k, daha k???k bir k?r?lma katsay?s?na sahip optik kabu?un malzemesinden tekrar ?ekirde?e do?ru yans?r. B?ylece, s?rekli i? yans?malar ?????n hareket y?n?ne yay?lmas?n? sa?lar. Corning Inc. taraf?ndan e?zamanl? ?retim ba?lang?c? Ve Bell Labs d???k kay?p lifleri optik kap?y? ve y?ksek performans sa?layabilen ucuz fiber optik sens?rleri a?t?.

??indekiler
?ns?z
B?l?m 1
Fiber optik sens?rlerin teknolojisinin ortaya ??k???
B?l?m 2
Fiber
2.1. girii?
2.2. Optik lif t?rleri
2.2.1. Snellius (Snella) k?r?lma yasas? ve tam bir i? yans?ma
2.2.2. Multi -Mudwall Fiber Bir ad?m profili ile (bir ad?m de?i?tirme g?stergesi ile)
2.2.3. K?r?lma g?stergesinin basamal? profiline sahip tek modlu fiber
2.2.4. D?rt? ?d?n? alma
2.2.5. K?r?lma g?stergesinin gradyan profiline sahip fiber
2.2.6. Tek -modlu lif, radyasyonun polarizasyonunu koruyan
2.3. Optik liflerin ?retimi i?in teknolojiler
2.3.1. Gaz faz?ndan modifiye kimyasal ya??? y?ntemi
2.3.2. Harici kimyasal biriktirme y?ntemi
2.3.3. Ospass Biriktirme Y?ntemi (VAD)
2.3.4. Cam ?ubuklar
2.3.5. Lif -Fiber dalgalar?nda zay?flama
2.4. Sens?rler olu?turmak i?in optik liflerin ?zelliklerini kullanma
2.4.1. B?k?lmek
2.4.2. Solma titre?imlerine ve bu prensip ?zerine in?a edilmi? bir sens?re dayal? ileti?im
2.4.3. Y?nlendirilmi? ramers ve sens?rler olu?turmak i?in kullan?m?
2.5. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 3
I??k Kaynaklar?
3.1. girii?
3.2. I??k kaynaklar?n?n temel ?zellikleri
3.2.1. Spontan radyasyon
3.2.2. Zorla radyasyon
3.2.3. G?zetim
3.3. Tutarl?l?k uzunlu?u
3.4. Yar? iletken ???k kaynaklar?
3.4.1. Ayd?nlatma diyotlar?
3.4.2. Lazer diyotlar?
3.4.3. S?kma diyotlar?
3.4.4. Fiber optik lazerler ve amplifikat?rler
3.5. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 4
Optik Radyasyon Al?c?lar?
4.1. girii?
4.2. Teorik temeller
4.2.1. Optik Radyasyon Kay?t ?statistikleri
4.2.2. Yar? iletkenlerin i?leyi?inin temel ilkeleri
4.3. Yar? iletken fotodiyodlar
4.4. Harika fotodiyodlar
4.5. G?r?lt?
4.5.1. Matematiksel temeller
4.5.2. Dedekt?r devresindeki do?rudan ak?mlardan kaynaklanan g?r?lt?
4.5.3. Termal efektlerden kaynaklanan bir g?r?lt?
4.5.4. Sinyal tutumu/g?r?lt?s?
4.6. Spektrum kayd?
4.7. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 5
Fiber optik sens?rler i?in optik mod?lat?rler
5.1. girii?
5.2. Elektro -optik etki
5.3. Hacimsel mod?lat?rler
5.3.1. Elektro -optik faz mod?lasyonu
5.3.2. Electo -optik yo?unluk mod?lasyonu
5.3.3. Frekans hacmi acustooptic
5.4. ?ntegral-optik mod?lat?rler
5.4.1. Faz mod?lasyonu
5.4.2. ?nterferometrik yo?unluk mod?lasyonu
5.4.3. ?ntegral-optik frekans d?n??t?r?c?ler
5.5. Harmarly optik mod?lat?rler
5.5.1. Faz mod?lasyonu
5.5.2. Frekans yer de?i?tirme
Edebiyat
B?l?m 6
Yo?unluk ve interferometre fabr-pero ?l??m?ne dayal? sens?rler
6.1. Yo?unluk sens?rleri
6.2. Yar?iletken duyarl? bir element olan s?cakl?k sens?rleri
6.3. Durumun kodlay?c?lar?
6.4. Fabrikan?n ?oklu Dollar? - T?y
6.4.1. Fabrikan?n ?oklu Doors'un Geli?tirilmesinin Tarihi - T?y
6.4.2. ?? ilkeleri
6.4.3. Sens?r?n tasar?m?
6.4.4. Okuma y?ntemleri
6.5. Tek Modeli Fabrika Sens?rleri - T?y
6.5.1. Tek modlu sens?rler i?in okuma cihazlar? i?in se?enekler
Edebiyat
B?l?m 7
Multimodik k?r?n?m sens?rleri
7.1. girii?
7.2. Teorik temeller
7.2.1. Optik Kodlama Y?ntemleri
7.3. Di?er eleklerin kar??s?nda olanlar?n g?receli hareketine dayanan sens?rler
7.4. Kafes periyodunun mod?lasyonuna dayanan sens?rler
7.5. Sens?r Geli?tirme Durumu
7.6. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 8
Multimodik polarizasyon sens?rleri
8.1. girii?
8.2. Teorik temeller
8.2.1. Polarizasyon ve gecikmenin fenomenolojik tan?m?
8.2.2. Poincare k?resi
8.2.3. M?ller ve Jones'un bi?imcili?i
8.2.4. Yar?m dalga plakas?n?n gecikmesi ve ?zel ?zellikleri
8.2.5. Fotomabilitenin etkisi
8.2.6. Senfazed sinyalin optik bask?lanmas?
8.2.7. Optik Kodlama Y?ntemleri
8.2.8. ??z?n?rl?k ve g?r?lt?
8.3. Fotomabilitenin etkisine dayanan sens?r sens?rleri
8.4. Faz plakalar? sens?rler
8.5. Sens?r Geli?tirme Durumu
Edebiyat
B?l?m 9
Sanyak interferometresine ve pasif halka rezonat?r?ne dayanan fiber optik sens?rler
9.1. girii?
9.2. K?sa ?nceleme Optik rotasyon sens?rleri ve Sanyak etkisi
9.3. Halka lazer jiroskop
9.3.1. Engelleme problemini ??zmek
9.4. Pasif halka rezonat?rl? jiroskop
9.5. Fiber optik jiroskop
9.6. Bir halka lazeri, pasif bir halka rezonat?r? ve fiber optik bir interferometre aras?nda bir uzla?ma d?nd?rme sens?rleri olarak kullan?l?r
9.6.1. D?zen ve ?retim olas?l???
9.6.2. G?venilirlik ve Uygulama Sorular?
9.7. Parametreler Sens?rler d?? ortam Sanyak interferometresi kullanma
9.7.1. D?? ortam?n h?zla de?i?en fenomenleri: Akustik titre?imlerin tespiti
9.7.2. Bir amplifikat?r olarak ???k kayna??n? kullanan bir Sanyak interferometresine dayanan akustik sens?r
9.7.3. Fiber optik bobin konfig?rasyonlar?
9.7.4. Faz mod?lasyonu ve polarizasyon
9.7.5. Mekanik stres
9.7.6. Dalga boyu ?l??m?
9.7.7. Sonu?
Edebiyat
B?l?m 10
Mach - Center ve Michelson'?n interferometrelerine dayal? fiber optik sens?rler
10.1. girii?
10.2. ?? ilkesi
10.2.1. ?ki ???n interferometrisi
10.2.2. Demod?lasyon
10.2.3. G?r?lt?
10.2.4. Kutupla?ma
10.3. Fiber interferometre ?emalar?
10.4. Ba?vuru
10.4.1. Dinamik uygulamalar
10.4.2. Statik Uygulamalar
10.5. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 11
Da??t?lm?? ve ?o?ul fiber optik sens?rler
11.1. girii?
11.2. Da??t?lm?? ?l??mler
11.2.1. Fiber sistemlerinde optik uzun metre
11.2.2. Ters raleye sa??lmas?n? ?l?mek i?in y?ntemler
11.2.3. Ramanovsky ters sa??lmaya dayal? s?cakl?k ?l??m?
11.2.4. Modlar?n etkile?imine dayanan da??t?lm?? ?l??mler
11.2.5. Quasy -Distributed sens?rler
11.3. ?o?ullama sens?rlerinin temel prensipleri
11.3.1. Telemetri'nin temel ilkeleri: A?lar
11.3.2. Yo?unluk Sens?rleri A??
11.4. ?nterferometrik sens?rlerin ?o?almas?
11.4.1. ?o?ullama sens?rleri kullan?larak birle?ik i?in interferometrik demod?lasyon y?ntemleri
11.4.2. ?nterferometrik sens?rlerin ?o?almas? topolojisi
Edebiyat
B?l?m 12
Manyetik alan fiber optik sens?rler
12.1. girii?
12.2. Faraday efekt sens?rleri
12.2.1. Optik liflerde faraday etkisi
12.2.2. G?r?lt?
12.2.3. Sens?r yap?lar?
12.3. Manyetostrojed sens?rler
12.3.1. Manyetstrasyon
12.3.2. Manyetostroked d?n??t?r?c?ler
12.3.3. Manyetostrokasyon sens?rlerinde g?r?lt?
12.3.4. Sens?r yap?lar?
12.4. Lorentz'in g?c?ne dayal? sens?rler
Edebiyat
B?l?m 13
Fiber -optik sens?rlerin end?striyel uygulamalar?
13.1. girii?
13.2. Temel
13.3. S?cakl?k ?l??m?
13.4. Bas?n? ?l??m?
13.5. S?v? seviyelerinin ?l??m?
13.6. Ak?? h?z?n?n ?l??m?
13.7. Pozisyon ?l??m?
13.8. Titre?im ?l??m?
13.9. Kimyasal analiz
13.10. Mevcut ?l??m ve voltaj
13.11. End?striyel uygulamalar i?in ?nemli yorumlar
13.12. S?rd?rmek
Edebiyat
B?l?m 14
Fiber optik entelekt?el yap?lar
14.1. girii?
14.2. Fiber -optik sens?r sistemleri
14.3. Fiber optik entelekt?el yap?lar?n ve kabuklar?n uygulamalar?
14.4. Entelekt?el yap?larda fiber optik bir sens?r kullanma ?rne?i
14.5. ??z?m
Edebiyat
Ek A
B?l?m A.1
S?f?r vardiya
B?l?m A.2
Optik ??eler
Ba?vuru
Edebiyat
Ek B
Edebiyat.

Messile 1

Fiber optik sens?rler ?u anda optoelektroniklerin en dinamik olarak geli?en alanlar?ndan biridir. Son 30 y?lda, fiber optik s?cakl?k sens?rlerinin en basit yap?lar?ndan h?zl? bir ge?i? ve ?ok ?e?itli sens?rlerin olu?turulmas?na bas?n? olmu?tur. fiziksel miktarlar Bilim adamlar? ve m?hendisler bug?n ?e?itli bilim ve teknolojilerde kullan?yorlar. Fiber-optik sens?rlerin yo?un geli?imi ve iyile?tirilmesi, fiber optik telekom?nikasyon a?lar?n?n getirilmesi i?in giderek daha geni?leyen bir s?re?le b?y?k ?l??de uyar?lmaktad?r. G?nl?k Ya?am. Eleman taban?n?n ?zelliklerinin s?rekli iyile?tirilmesine ek olarak fiber optik do?rudan fiber optik sens?rlerin ?retim teknolojisinde kullan?lan bu, konfig?rasyonu ek ileti?im ?ekmeden s?rekli olarak geli?tirilebilen ileti?im sistemlerinin ve izleme sistemlerinin ?zelliklerini organik olarak birle?tiren kapsaml? ?l??m sistemleri olu?turmak i?in geni? beklentiler a?ar. Karayollar?. Fiber optik sens?rlerin ?nemli bir avantaj?, yeni niteliklerin ?l??m sistemlerine sokulmas?d?r, ?rne?in: k???k boyutlar, kontrols?z ve agresif etkilere kar?? diren? ?evre ve elektromanyetik parazit, y?ksek hassasiyet, ?l??m mesafesi ve bireysel sens?rleri karma??k ?l??m sistemlerine ?o?altma, ?retim ?retilebilirli?i ve potansiyel d???k maliyet i?in.

SWIFP ve VVIFP'ye dayanan fiber optik sens?rler genellikle k???k boyutlara sahiptir ve en ?ok fiziksel alanlar?n parametrelerinin yerel ?l??mleri i?in uyarlanm??t?r.

D?? fiziksel etkilerin bir sonucu olarak, ???klara yay?lan optik sinyallerin yo?unlu?unun do?rudan mod?lasyonunun en basit ve en uygun su yap?lar? oldu?u genlik fiber optik sens?rler. Bug?ne kadar, ko?ullu olarak iki ana s?n?fa ayr?labilen ?e?itli fiziksel miktarlarda genlik sular? geli?tirilmi?tir. Birinci sens?r s?n?f?, fiber fiber -fiberbonlar?n sadece hassas elementten radyasyonun beslenmesi ve ??kar?lmas? ile ili?kili pasif bir fonksiyon ger?ekle?tirdi?i genlik suyu i?erir. Bu t?r yap?lar y?ksek hassasiyete sahiptir ve olduk?a basittir, ancak bunlar? da??t?lm?? olarak kullanmalar?na izin vermeyen bir dizi dezavantaja sahiptir. ?l??m sistemleri. Bu eksiklikler, radyasyonun sens?r?n hassas eleman?na girmesini sa?lamak i?in s?rekli elyaf ?izgisini k?rma ihtiyac?nda yatmaktad?r, bu da ili?kilendirme unsurlar?nda ?nemli ???k g?? kay?plar?na yol a?ar, ayr?ca heterojen kullan?m? optik bile?enler?l??m cihazlar?n?n ?zelliklerinin d???k mekanik stabilitesini belirler.

VOBR'nin fiber optik sens?rlerinde, radyasyonun yans?ma modunda ?al???rlar.

Fiber dallar gibi fiber -optik sens?rlerin di?er bile?enleri, ?zellikleri 200 - 300 s s?cakl?klara de?i?tirmeden ve 100 - 150 ° C s?cakl?klara de?i?tirmeden ?al??t?r?labilir. ve havac?l?k telemetri fiber optik sistemlerinde sinyal i?leme ?zel so?utulmu? bloklara ?evrelenmelidir.

Fiber-optik sens?rler aras?nda ?nemli bir yer, kuma? kuma?-pero interferometreleri gibi, sadece bir ?l??m fiber sistemine ihtiya? duyan ve b?y?k ?l??de basitle?tiren, tek konik ?oklu deniz interferometrelerine dayal? polarize edici sens?rleri ve sens?rleri alabilir, bu da b?y?k ?l??de destekleyici omuza ihtiya? duymayan ?l??m sistemlerinin tasar?m?.

Fiber fiber fiber optik sens?rler ?u anda end?stri ?reten fiber elyaf renkli lifin ana ?nceli?i, telekom?nikasyon sistemlerine g?re lif liflerinin olu?turulmas?ndan olu?maktad?r. Bu lifler d???k bir zay?flamaya 0 5 dB / km'dir ve 1 3 ve 1 55 mikron yak?n?nda spektral bir aral?kta kullan?lmak ?zere optimize edilmi?tir. Bu iki radyasyon dalga boyu, s?f?r malzeme dispersiyonunun (1 3 mikron) varl??? a??s?ndan ilgi ?ekicidir ve tek modlu kuvars lifleri i?in minimum kay?p (1,55 mikron). Ayn? zamanda, fiber optik sens?rlerin olu?turulmas?, spektrumun di?er alanlar?n?n radyasyonunun yan? s?ra ?oklu ?amurluk ???klar?n?n kullan?lmas?n? gerektirir. Fiber sens?rler i?in, ?ekirde?in ?ap?n?n, malzemesinin ve ?ekirde?in ve kabu?un k?r?lmas?ndaki fark?n optimizasyonu da b?y?k ?nem ta??r.

Fiber optik sens?rlerde radyasyon kaynaklar? lazerler (gaz, kat? hal ve yar? iletken lazerler), ???k yenileme diyotlar?, s?per leuminesan ve lazer fiber optik yay?c?lard?r. Hafif -Ekomunate diyotlar ve s?per l?minesan elyaf yay?c?lar, daha fazlas?na sahip olduklar? i?in spontan ???k radyasyonuna dayan?r. geni? spektrum Radyasyon ve onlar taraf?ndan yay?lan ?????n tutarl?l???n?n ?nemli ?l??de daha d???k tutarl?l???. Ek olarak, bu ???k kaynaklar?n?n spontan radyasyon istatistikleri, termal radyasyon kaynaklar?n?n istatistiklerine yak?nd?r, bu da kendileri i?in belirleyen ???k yo?unlu?unun dalgalanmalar?n? sa?lar. Nispeten d???k bir yo?unluk seviyesine ve dar bir spektral yay?lan ???k ?eridine sahip olan lazer radyasyon kaynaklar?, olduk?a tutarl? ???k kaynaklar?d?r, bu da onlar? yo?unluk g?r?lt?s? ve faz g?r?lt? kaynaklar? kaynaklar? yapar.

Fiber-optik sens?rlerin da??t?lm?? VRMB'sinin uzamsal ??z?n?rl???, prob lazer d?rt?s? s?resi ile belirlenirken, fiberin s?cakl???n? ve deformasyonunu ?l?me do?rulu?u, ?l??m sistemindeki sinyal / g?r?lt? tutumuna ve do?rulu?una ba?l?d?r. radyasyon spektrumundaki Bril-Onovsky frekans kaymas?n?n ?l??lmesi.

Bu t?r ba??ms?z sens?rler, Rama-Novski veya VRMB radyasyonunun etkisine dayanarak fiber optik s?cakl?k sens?rleri olabilir.

Bir dizi ?al??ma, etkisi yar? iletkenlerin optik emiliminin kenarlar?n?n kaymas?na dayanan fiber optik s?cakl?k sens?rlerinin olu?turulmas?yla ili?kilidir.

Pazarlama, teknolojide fiber optik sens?rlerin geli?tirilmesini tan?tma beklentilerini g?steriyor ve End?striyel ?retim pazarlar? sadece Kuzey Amerika 2010 y?l?na kadar 5 milyar dolara kadar getirilecek. Fiber -optik sens?rlerin kullan?lmas? i?in en b?y?k beklentiler, kimyasal ve petrol rafinerisi, havac?l?k - ve uzay ekipman?, nakliye, in?aat, biyomedikal end?stri, askeri uygulamalar, vb. Gibi end?strilerde g?r?l?r. Geli?tirilmi? ve k?resel uydu ileti?im sistemi, u?aklar ve otomobiller i?in niteliksel olarak yeni bir navigasyon sistemleri olu?turmay? m?mk?n k?ld?, ?zelliklerinde elektronik muadillerinden ?nemli ?l??de daha ?st?n. Bug?n, fiber jiroskoplar robotik konumland?rma sistemlerinde zaten uygulanmaktad?r.

Fiber optik sens?rlerin geli?tirilmesi, her ?eyden ?nce, cam liflerin ve sistem bile?enlerinin (konekt?rler, ???k kaynaklar?, dedekt?rler vb.) ?retimindeki ba?ar?lara katk?da bulundu ve katk?da bulundu. ?l??len parametrenin (?rne?in, bas?n?, s?cakl?k, seviye vb.) Etkisi alt?nda fiber optik dedekt?re (?ekil 10.37) d??en hafif bir ???k demeti, yo?unluk, polarizasyon, faz veya renkte bir de?i?iklik ge?irir. dedekt?r ve b?ylece bilgi edinmeyi sa?lar. I??k?n, sens?r?n i?ine yay?lmas?, ?rne?in ileti?im teknolojisinde kullan?lan cam lifler boyunca ger?ekle?tirilir. Yeni tiplerin bu sens?rleri, her ?eyden ?nce, artan radyoaktivite ve g??l? elektromanyetik alanlarda agresif buharlar veya patlay?c? gaz kar???mlar? ko?ullar?nda kullan?l?r. ?u anda kullan?lan bir?ok fiber optik sens?rden ?? karakteristik tip a?a??da a??klanmaktad?r.

Pirin?. 10.37. ?e?itli parametreleri (s?cakl?k, seviye, bas?n? vb.) ?l?mek i?in fiber optik sens?r?n ?emas?.

Pirin?. 10.38. Fiber optik seviye sens?rlerinin yap?c? uygulamalar?:

Lwl - svetovod; I - Her iki sens?r de kuru; II - Sens?r 2 dald?r?l?r; III - Her iki sens?r dald?r?l?r.

?ek. 10.38, A Fiber optik sens?r g?sterilir, Do?ru ?l??m seviye, yani Belirli bir de?ere g?re a?an veya yetersizli?i. LED'den ???k boyunca ???k, sens?r?n konik ucuna y?nlendirilir ve ondan yans?t?lan dedekt?re girer. Sens?r?n konik ucu s?v?ya dald?r?ld???nda, k?r?lma g?stergelerindeki fark de?i?ir ve daha erken sapma nedeniyle Tam Yans?ma I??k sens?r?n konik ucundan ortaya ??kar ve art?k dedekt?re ula?maz. I??k yo?unlu?unda ortaya ??kan de?i?iklik, belirli bir seviyenin elde edilmesi hakk?nda bir sinyaldir. U ?eklindeki seviye sens?r?n?n ?al??ma prensibi benzerdir (?ekil 10.38, B); Elyaf?n fiberinin kavisli k?sm? s?v?ya dald?r?ld??? anda, dedekt?r ???k yo?unlu?unda bir de?i?iklik kaydeder. Radyasyonun beslenmesinin ve ??kar?lmas?n?n, ?ekil 2'de g?sterildi?i gibi iki farkl? ????a g?re ger?ekle?tirilebilece?ini unutmay?n. 10.38, B. Bu durumda, ???k prizma taraf?ndan sapar.

?ki pozisyon seviyesi ?l??m? i?in, ?ekil 2'de g?sterilen bir cihaz. 10.38, G. Burada, dedekt?rdeki yo?unluk, sens?rler s?ras?yla 1 ve 2'yi dald?r?ld???nda iki atlamaya maruz kal?r (bkz. ?ekil 10.38, D.).

Bu ?ema, bu t?r birka? u? sens?r? (her biri iki ?l??m noktas? ile) tek bir sisteme birle?tirerek geni?letilebilir. Sonu? olarak, 5 u? sens?r yard?m?yla, neredeyse s?rekli seviye kontrol? sa?layan 10 nokta kontrol edilebilir.

Geleneksel y?ntemlerle kar??la?t?r?ld???nda, fiber optik sens?rler kullan?larak s?cakl?k ?l??m? ?ok daha zaman al?c?d?r. Bununla birlikte, belirli uygulama vakalar? i?in, bu maliyetler hakl?d?r, ??nk? iyi bilinen y?ntemler parazite tabidir. Bu, her ?eyden ?nce, a?a??daki uygulama alanlar?n? i?erir:

HF ve mikrodalga teknolojisinin end?striyel kullan?m? ile (g?da end?strisi, vulkanizasyon, yap??t?r?c?lar?n ?s?t?lmas?, uygulama plastik kaplamalar, ?nd?ksiyon ?s?tma vesaire.);

V kimyasal teknoloji(Patlay?c? ve kolayca tutu?ma malzemeleri durumunda, elektrokimyasal i?lemlerde y?ksek a??nd?r?c? ortamlarda s?cakl?k ?l??m?);

Elektrik ve elektronik end?strilerde (?emalar?n bile?enleri y?ksek gerilim, Kontrol devrelerinin ve elektronik bile?enlerin termal ?zellikleri, yar? iletkenlerin ?retiminde ?l??mler, y?ksek g?? transformat?rlerinde s?cak alanlar, vb.);

biyoloji ve t?pta (elektromanyetik radyasyona maruz kald???nda biyolojik etkiler, mikrodalga radyasyonunun etkileri nedeniyle a??r? ?s?nma, vb.);

Ara?t?rma uygulamas?nda (en k???k numunelerin ?l??m?, elektrik alanlar?n?n varl???nda ?l??m, plazma veya elektronik kiri?ler, zay?f elektrik iletkenli?i ile malzemelerin y?zeylerinin do?ru ?l??m?).

Fiber optik s?cakl?k sens?r?n?n etki prensibi, baz? fosforlar?n ?e?itli floresan ?izgilerinin yo?unlu?unun s?cakl?k ba??ml?l???na dayanmaktad?r. B?yle bir sens?r?n cihaz? ?ekil 1'de g?sterilmi?tir. 10.39. Kaynak (ST) UV radyasyonu taraf?ndan yay?lan ekran sistemi (L 1, F, D 1 ... D3, L 3) arac?l???yla, ucu PFA teflon tabakas?yla kapl? bir kuvars ?????nda odaklanm??t?r. (harici ?ap 0.7 mm). ?i?ek tabancas?n?n sonunda, UV radyasyonunun etkisi alt?nda 500 ... 600 nm spektral aral???n i?inde floresan radyasyon yayan bir fosfor tabakas? (La 2O 2 s: Eu) 0.13 mm kal?nl???nda. Bu radyasyon, yine lambadan optik sisteme y?nlendirilir, burada iki spesifik Y ve R filtresi YF 1'in filtreleri ve 2. 250 ° C filtreleri ile ay?rt edilir. ??z?n?rl?k, ± 2 ° C hatas? ile 0.1 ° C'ye e?ittir.

?ek. 10.40, 0.2 ... 6000 A aral???nda temass?z bir ak?m ?l??m? i?in bir sens?r? g?stermektedir. Burada kullan?lan ?l??m prensibi Faraday etkisine dayanmaktad?r.

Lazerin do?rusal olarak hareketli ???n?, ak?m t?keten kablonun ge?ti?i eksen boyunca, ?akmaktan bobine sokulur. Ak?m I'in etkisi alt?nda, ???k d?n??lerinin polarizasyon d?zlemi (pharadey'in etkisi) a (i) = 2NVI a??s?yla, burada n kablonun etraf?ndaki ?????n d?n?? say?s?d?r, v kal?c?d?r I????n malzemesinin verde.

Daha sonra, bir Vollaston prizmas? (WP) yard?m?yla, kar??l?kl? olarak dik polarizasyon bile?enleri D 1 ve D2 dedekt?rlerine y?nlendirilir. Detekt?r sinyalleri daha fazla bilgi i?lem cihaz?na sa?lan?r. Sonu? olarak, ?l??m sonu?lar?%1'den az do?rusall?k sapmas?na sahiptir.

Pirin?. 10.39. Fiber optik s?cakl?k sens?r?n?n cihaz? ( A), Y ve R spektral ?izgilerinin yo?unlu?unun s?cakl??a ba??ml?l??? ( B) ve floresan radyasyonda heyecan verici yo?unlu?un da??l?m? ( V).

Pirin?. 10.40. Faraday etkisine dayal? alternatif ak?m? ?l?mek i?in fiber optik sens?r.

=======================================================================================

Manyetik alan sens?rleri

Optik Sens?rler

Optik Konum Sens?rleri

?arj ba?lar? olan cihazlar temelinde g?r?nt? sens?rleri

Optik p?r?zl?l?k sens?rleri

IR emisyon sens?rleri

Fiber optik sens?rler

________________________________________________________________________________________________________________________