1960 년에 레이저 광이 발명되었고 레이저가 발명 된 후 연구원들은 감지, 데이터 통신 및 기타 여러 응용 분야를위한 광섬유 통신 시스템의 응용 분야를 연구하는 데 관심을 보였습니다. 그 후 광섬유 통신 시스템 기가비트 및 기가비트 데이터 전송 이상의 궁극적 인 선택이되었습니다. 이러한 유형의 광섬유 통신은 장거리 통신 또는 컴퓨터 네트워크 또는 LAN을 통해 데이터, 음성, 원격 측정 및 비디오를 전송하는 데 사용됩니다. 이 기술은 광파를 사용하여 전자 신호를 빛으로 변경하여 광섬유를 통해 데이터를 전송합니다. 이 기술의 우수한 특징 중 일부는 경량 성, 낮은 감쇠, 더 작은 직경, 장거리 신호 전송, 전송 보안 등을 포함합니다.
광섬유 센서
중요한 것은 통신 기술 광섬유 기술의 최근 발전을 변경했습니다. 마지막 혁명은 디자이너로 나타났습니다. 광전자 장치 광섬유 센서를 만들기위한 광섬유 통신 장치와 함께. 이러한 장치와 관련된 많은 구성 요소는 종종 광섬유 센서 애플리케이션 용으로 개발됩니다. 광섬유 센서의 기능은 기존 센서 대신 향상되었습니다.
광섬유 센서
광섬유 센서라고도하는 광섬유 센서는 광섬유 또는 감지 요소를 사용합니다. 이 센서는 온도, 압력, 진동, 변위, 회전 또는 화학 종의 농도와 같은 일부 양을 감지하는 데 사용됩니다. 광섬유는 원격 위치에서 전력이 필요하지 않고 크기가 작기 때문에 원격 감지 분야에서 매우 많이 사용됩니다.
광섬유 센서는 소음, 고진동, 극심한 열, 습하고 불안정한 환경을 포함하여 둔감 한 조건에 가장 적합합니다. 이러한 센서는 작은 영역에 쉽게 장착 할 수 있으며 유연한 섬유가 필요한 곳에 올바르게 배치 할 수 있습니다. 파장 이동은 광학 주파수 영역 반사 측정 장치를 사용하여 계산할 수 있습니다. 광섬유 센서의 시간 지연은 광학 시간 영역 반사 계와 같은 장치를 사용하여 결정할 수 있습니다.
광섬유 센서의 블록 다이어그램
광섬유 센서의 일반적인 블록 다이어그램은 위에 나와 있습니다. 블록 다이어그램은 광원 ( 발광 다이오드 , 레이저 및 레이저 다이오드), 광섬유, 감지 요소, 광학 검출기 및 최종 처리 장치 (광 스펙트럼 분석기, 오실로스코프). 이러한 센서는 작동 원리, 센서 위치 및 응용 분야에 따라 세 가지 범주로 분류됩니다.
광섬유 센서 시스템의 유형
이러한 센서는 다음과 같은 방식으로 분류하고 설명 할 수 있습니다.
1. 센서 위치에 따라 광섬유 센서는 두 가지 유형으로 분류됩니다.
- 고유 광섬유 센서
- 외부 광섬유 센서
내장형 광섬유 센서
이러한 유형의 센서에서 감지는 광섬유 자체 내에서 발생합니다. 센서는 광섬유 자체의 특성에 의존하여 환경 적 행동을 조정 그것을 통과하는 광선의. 여기서, 광 신호의 물리적 특성 중 하나는 주파수, 위상, 편광 강도의 형태 일 수있다. 본질 광섬유 센서의 가장 유용한 기능은 장거리에 걸쳐 분산 감지를 제공한다는 것입니다. 내장 광섬유 센서의 기본 개념은 다음 그림에 나와 있습니다.
내장형 광섬유 센서
외부 유형 광섬유 센서
외장형 광섬유 센서에서 광섬유는 블랙 박스로가는 길을 보여주는 정보 매체로 사용될 수 있습니다. 블랙 박스에 도착한 정보에 따라 광 신호를 생성합니다. 블랙 박스는 거울로 만들 수 있습니다.,가스 또는 광학 신호를 생성하는 기타 메커니즘. 이 센서는 회전, 진동 속도, 변위, 비틀림, 토크 및 가속도를 측정하는 데 사용됩니다. 메이저 이 센서의 이점 다른 방법으로는 도달 할 수없는 장소에 도달 할 수있는 능력입니다.
외부 유형 광섬유 센서
이 센서의 가장 좋은 예는 섬유를 사용하여 방사선을 엔진 외부에있는 방사선 고온계로 전송하는 항공기 제트 엔진의 내부 온도 측정입니다. 같은 방식으로이 센서를 사용하여 내부 온도를 측정 할 수도 있습니다. 변압기 . 이 센서는 노이즈 손상으로부터 측정 신호를 훌륭하게 보호합니다. 다음 그림은 외부 광섬유 센서의 기본 개념을 보여줍니다.
2. 작동 원리에 따라 광섬유 센서는 세 가지 유형으로 분류됩니다.
- 강도 기반
- 위상 기반
- 편광 기반
강도 기반 광섬유 센서
강도 기반 광섬유 센서는 더 많은 빛을 필요로하며 이러한 센서는 다중 모드 대형 코어 광섬유를 사용합니다. 표시된 그림은 빛의 강도가 감지 매개 변수로 작동하는 방식과이 배열이 광섬유가 어떻게 작동하는지에 대한 아이디어를 제공합니다. 진동 센서. 진동이있을 때 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 삽입되는 빛의 변화가 일어나 진동 진폭을 측정하는 지능이됩니다.
강도 기반 광섬유 센서
그림에서 더 가까운 광섬유 및 진동 센서는 후반부의 광도에 따라 달라집니다. 이러한 센서는 환경에서 발생하지 않는 시스템의 가변 손실로 인해 많은 제한이 있습니다. 이러한 가변 손실에는 스플 라이스로 인한 손실, 마이크로 및 매크로 벤딩 손실, 조인트 연결로 인한 손실 등이 포함됩니다. 예로는 강도 기반 센서 또는 마이크로 벤드 센서 및 소멸 파 센서가 있습니다.
이러한 광섬유 센서의 장점은 저렴한 비용, 실제 분산 형 센서로 수행 할 수있는 능력, 구현이 매우 간단, 다중화 가능성 등을 포함합니다. 단점은 빛의 강도 및 상대적 측정 등의 변화를 포함합니다.
편광 기반 광섬유 센서
편광 기반 광섬유는 특정 등급의 센서에 중요합니다. 이 속성은 다양한 외부 변수에 의해 간단히 수정할 수 있습니다. 센서 유형 다양한 매개 변수 측정에 사용할 수 있습니다..정확한 편광 기능을 가진 특수 섬유 및 기타 구성 요소가 개발되었습니다. 일반적으로 이들은 다양한 측정, 통신 및 신호 처리 애플리케이션에 사용됩니다.
편광 기반 광섬유 센서
편광 기반 광섬유 센서의 광학 설정은 위에 나와 있습니다. 광원에서 나오는 빛을 편광판을 통해 편광시켜 모양을 만듭니다. 편광은 복굴절 편광 보호 섬유의 길이의 선택된 축에 대해 45o에서 시작됩니다. 섬유의이 부분은 감지 섬유로 사용됩니다. 그런 다음 두 편광 상태 간의 위상차는 스트레스 또는 변형과 같은 외부 장애로 인해 변경됩니다. 그러면 외부 외란에 따라 출력 분극이 변경되므로 광섬유의 다음 끝단의 출력 분극 상태를 고려하여 외부 외란을 감지 할 수있다.
위상 기반 광섬유 센서
이러한 유형의 센서는 신호가 위상 기반 광섬유 센서에 의해 관찰되는 정보 신호에서 이미 터 빛을 변경하는 데 사용됩니다. 광선이 간섭계를 통과하면 빛이 두 개의 빔으로 분리되는데, 한 빔은 감지 환경에 노출되고 다른 빔은 감지 환경과 격리되어 참조로 사용됩니다. 두 개의 분리 된 빔이 다시 결합되면 서로 방해가됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 간섭계는 Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, 격자 및 편광 간섭계입니다. 여기에서 Mach Zehnder와 Michelson 간섭계가 아래에 나와 있습니다.
위상 기반 광섬유 센서
다음은 두 간섭계의 차이점과 유사점입니다. 유사성 측면에서 Michelson 간섭계는 접힌 Mach Zehnder 간섭계로 간주되는 경우가 많습니다. Michelson 간섭계의 구성에는 광섬유 커플러가 하나만 필요합니다. 빛이 감지 및 기준 광섬유를 두 번 통과하기 때문에 광섬유의 단위 길이 당 광학 위상 편이가 두 배가됩니다. 따라서 Michelson은 본질적으로 더 나은 감도를 가지고 있습니다. Michelson의 또 다른 분명한 장점은 센서가 소스와 소스 감지기 모듈 사이에 단일 광섬유로만 조사 될 수 있다는 것입니다. 그러나 Michelson 간섭계에는 양질의 반사 거울이 필요합니다.
3. 응용에 따라 광섬유 센서는 다음과 같은 세 가지 유형으로 분류됩니다.
- 화학 센서
- 물리적 센서
- 바이오 메디컬 센서
화학 센서
화학 센서는 특정 화학 종의 농도와 관련된 측정 가능한 물리적 신호의 형태로 화학 정보를 변환하는 데 사용되는 장치입니다. 화학 센서는 분석기의 중요한 구성 요소이며 다음을 수행하는 일부 장치를 포함 할 수 있습니다. 기능 : 신호 처리, 샘플링 및 데이터 처리. 분석기는 자동화 시스템의 중요한 부분이 될 수 있습니다.
화학 센서
시간의 함수로서 샘플링 계획에 따른 분석기의 작동은 모니터 역할을합니다. 이러한 센서에는 수용체와 변환기의 두 가지 기능 단위가 포함됩니다. 수용체 부분에서는 화학 정보가 트랜스 듀서에서 측정 할 수있는 에너지로 변환되고, 트랜스 듀서 부분에서는 화학 정보가 분석 신호로 변환되어 감도를 나타내지 않습니다.
물리적 센서
물리적 인 센서는 물리적 효과와 특성에 따라 만들어진 장치입니다. 이러한 센서는 시스템의 물리적 속성에 대한 정보를 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 센서는 대부분 광전 센서와 같은 센서, 압전 센서 , 금속 저항 스트레인 센서 및 반도체 피에조 저항 센서.
바이오 메디컬 센서
생체 의학 센서는 생체 의학 분야의 다양한 비전 기적 양을 쉽게 감지 할 수있는 전기적 양으로 전달하는 데 사용되는 전자 장치입니다. 이러한 이유로 이러한 센서는 건강 관리 분석에 포함됩니다. 이 감지 기술은 인간의 병리학 적 및 생리 학적 정보 수집의 핵심입니다.
바이오 메디컬 센서
광섬유 센서의 응용
광섬유 센서는 다음과 같은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.
- 온도, 변위 등 물리적 특성 측정,모든 크기 또는 모양의 구조에서 속도, 변형.
- 실시간으로 건강의 물리적 구조를 모니터링합니다.
- 건물과 교량, 터널,댐, 유산 구조.
- 나이트 비전 카메라, 전자 보안 시스템 , 차량의 부분 방전 감지 및 측정 휠 부하.
따라서 개요 광섬유 센서 그리고 응용 프로그램이 논의되었습니다. 장거리 통신에 광섬유 센서를 사용하면 작은 크기, 가벼운 무게, 소형화, 고감도, 넓은 대역폭 등 많은 이점이 있습니다. 이러한 모든 특성은 광섬유를 센서로 최대한 활용합니다. 이 외에도이 주제에 대한 도움이 필요하거나 센서 기반 프로젝트 아이디어 , 아래 댓글 섹션에 댓글을 달아 문의 할 수 있습니다.
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