ОптическийFИберSзондированияSystem
Волоконно-оптическая система зондирования началась в 1977 году и быстро развивалась с развитием технологии оптической волоконно-оптической связи. Система оптического зондирования волокон является важным показателем для измерения степени общения в стране. С Ханчжоу Интернет вещей и зондирования системы применения форума, оптического волокна зондирования система широко используется в военных, оборонных, аэрокосмических, промышленных и горнодобывающих предприятий, энергетики и охраны окружающей среды, промышленного контроля, медицинского и здравоохранения, измерения и тестирования, строительства, бытовой техники и других областях. огромный рынок. Существуют сотни волоконно-оптических систем зондирования в мире, таких как температура, давление, поток, перемещение, вибрация, вращение, изгиб, уровень жидкости, скорость, ускорение, звуковое поле, ток, напряжение, магнитное поле и излучение. Зондирования.
Оптическая пропускная способность частоты волоконно-оптического волокна, большой динамический диапазон, пригодный для дистанционного управления телеметрией, является отличной низкопотерной линией электропередачи; при определенных условиях оптическое волокно особенно легко принять измерение или погрузку поля, является отличным чувствительным компонентом; оптическое волокно само по себе не заряжено, небольшой размер, легкий вес, легко согнуть, анти-электромагнитных помех, хорошее сопротивление радиации, особенно подходит для использования в суровых условиях, таких как легковоспламеняющиеся, взрывчатые вещества, пространство ограничено и сильные электромагнитные помехи. Таким образом, технология волоконно-оптического зондирования получила большое внимание с момента ее создания, и была исследована и применена почти во всех областях, став предшественником технологии зондирования и содействуя энергичному развитию технологии зондирования.
Оптическое зондирование волокна, включая восприятие и передачу внешних сигналов (измеряется). Так называемое восприятие (или чувствительность) относится к физическим характерным параметрам световой волны, передаваемой внешним сигналом в соответствии с ее изменяющимся законом, таким как интенсивность (мощность), длина волны, частота, состояние фазы и поляризации, а изменение измеренного оптического параметра является «воспринять» изменения внешних сигналов. Это "восприятие" по существу внешний сигнал, который модулирует световые волны, распространяющиеся в волокнах в режиме реального времени. Так называемая передача означает, что оптическое волокно передает оптическую волну, модулированный внешним сигналом, фотодетектору для обнаружения, извлекает внешний сигнал из оптической волны и выполняет обработку данных по мере необходимости, то есть демодуляцию. Таким образом, технология волоконно-оптического зондирования включает в себя как методы модуляции, так и методы демодиляции, а именно, как внешний сигнал (измеренный) модулирует параметры оптической волны в оптическом волокне (или технике загрузки) и как извлечь внешний сигнал из модулированной световой волны (метод демодиляции (или метод обнаружения), который измеряется).
Часть внешнего сигнала, модулирующий оптические параметры в чувственные волокна, называется областью модуляции. В зависимости от взаимосвязи между областью модуляции и оптическим волокном, модуляция может быть разделена на две категории. Одним из видов является функциональная модуляция, а область модуляции расположена в оптическом волокне. Внешний сигнал модулирует оптическую волну, непосредственно изменяя определенные характерные параметры передачи оптического волокна. Такой волоконно-оптический датчик называется функциональным типом (функциональное волокно, тип FF для краткости) или внутренним волоконно-оптическим датчиком типа, а также становится внутренним датчиком типа модуляции, а оптическое волокно имеет функции "передачи" и "зондирования". Принимающее волокно соединенное к источнику света и получая волокно соединенное к photodetector непрерывное волокно вызванное волокном зондирования, поэтому функциональный датчик волокна также вызван all-fiber или датчиком волокна зондирования. Другим типом является нефункциональная модуляция. Область модуляции находится за пределами оптического волокна. Внешний сигнал модулируется внешним устройством модуляции оптической волны, поступающих в оптическое волокно. Этот тип датчика оптического волокна называется нефункциональным волокном (NFF) или внешний. Тип волоконно-оптического датчика, передающей клетчатки и принимающего волокна служат только для передачи световых волн, которые называются светопередатчиками волокон, и не имеют преемственности. Таким образом, нефункциональный волоконно-оптический датчик также называется светопередатчиком или внешне модулированным датчиком волокна.
В зависимости от изменения физических характерных параметров световой волны, модулируемой внешним сигналом, модуляция световой волны может быть разделена на пять типов: модуляция интенсивности света, оптическая модуляция частоты, оптическая модуляция длин волн, оптическая модуляция фазы и модуляция поляризации.
Поскольку любой существующий фотодетектор может реагировать только на интенсивность света и не может непосредственно реагировать на частоту, длину волны, фазу и сигнал модуляции света, он должен быть преобразован в сигнал интенсивности с помощью некоторой техники преобразования. Получение и реализация обнаружения.
Классификация применения технологии оптического зондирования волокон
Модуляция интенсивности света
Световой акцент является относительно простым и широко используемым методом модуляции в технологии волоконно-оптического зондирования. Основной принцип заключается в использовании нарушения внешнего сигнала (измеряется) для изменения интенсивности (например, модуляции) света (широкий спектр света или специфического света длины волны) в волокне, а затем измерить интенсивность выходного света (демодуляция) для достижения внешнего сигнала. Измерения.
Фазовая модуляция
Оптическая фазовая модуляция относится к изменению фазы световой волны, распространяемой в оптическом волокне в соответствии с определенным законом внешнего сигнала (измеренного), а количество изменения оптической фазы отражает измеренное внешнее количество.
Есть, как правило, три типа оптической модуляции фазы, используемые в технологии оптического зондирования волокна. Одним из типов является функциональная модуляция, а внешний сигнал изменяет геометрический размер и рефракционный индекс зондирования волокна через эффект силового напряжения, эффект теплового напряжения, эффект упругого света и термооптические эффекты оптического волокна, вызывая тем самым оптическое фазовое изменение оптического волокна. Для достижения модуляции оптической фазы. Вторым типом является модуляция эффекта Sagnac. Внешний сигнал (вращение) не меняет параметров самого волокна. Вместо этого, круговое волокно в инерционном поле вращается для создания соответствующей оптической разницы пути между двумя лучами, которые распространяются в противоположных направлениях. Модуляция оптической фазы. Третий тип – это нефункциональная модуляция, то есть модуляция оптической фазы оптического волокна путем изменения разницы в оптической волновой траектории на оптическое волокно за пределами чувственного волокна.
Модуляция поляризации
Модуляция поляризации означает, что внешний сигнал (измеренный) вызывает регулярное отклонение (оптическое вращение) или бирифринг плоскости поляризации световой волны в волокне определенным образом, тем самым вызывая изменение поляризации, характерной для света, путем обнаружения изменения состояния поляризации света. Можно измерить, что измеряется внешний мир.
Модуляция длин волн
Внешний сигнал (измеренный) изменяет длину волны передаваемого света в оптическом волокне с помощью выбора частоты, фильтрации и т.д., и измеренное изменение длины волны может быть обнаружено и измерено. Этот тип модуляции называется оптическиммодуляция длин волн.
Современные методы оптической модуляции длин волн в основном оптический выбор частоты и фильтрации. Обычные методы модуляции оптической длины волны в основном включают внешние методы модуляции, такие как интерферометрическая фильтрация F-P, поляризация бирефринговой фильтрации Riot и различные спектральные выделения смещения. За последние 20 лет, особенно технология фильтрации решетки волокон, быстро разработанная в последние годы, открыла новые перспективы для функциональной технологии модуляции оптических длин волн.
Тип модуляции частот
Оптическая модуляция частоты означает, что внешний сигнал (измеренный) модулирует частоту оптической волны, передаваемой в оптическом волокне, а смещение частоты отражает измеренную. В настоящее время в методе Доплера используется больше методов модуляции, то есть внешний сигнал модулирует частоту оптической волны в принимающем волокне через эффект Доплера, который является нефункциональной модуляцией.
Характеристики датчика:
Высокая чувствительность и иммунитет к электромагнитным помехам. Потому что системе обнаружения датчиков волокна трудно вмешиваться внешним полем, а оптический сигнал не взаимодействует с электромагнитной волной во время передачи и не зависит от электрического шума. Благодаря этой функции, датчик волокна получен в обнаружении системы питания. широко используется.
Волокно имеет хорошую гибкость и прочность, поэтому датчик может быть сделан в различных формах в соответствии с потребностями инспекции на месте.
Измеренная пропускная способность частоты и динамический диапазон реакции велики.
Он имеет сильную портативность и может быть сделан в датчики различных физических количеств, включая звуковое поле, магнитное поле, давление, температуру, ускорение, перемещение, уровень жидкости, поток, ток, излучение и так далее.
Это очень встраиваемый и простой в подключении с компьютерами и волоконно-оптических систем, что делает его легким для реализации телеметрии и управления системой.
Application:
Технология оптического зондирования волокон в структурной инжиниринговой инспекции
Технология оптического зондирования волокон в обнаружении мостов
Технология оптического зондирования волокон в геотехнической механике и инженерии
Военное применение технологии оптического зондирования волокон