Aplikasyon ak Avanse nan Detektè Fib optik
Istorik
Plis pase deseni ki sot pase yo, teknoloji fib optik te revolusyone endistri telekominikasyon yo, sa ki te pèmèt kominikasyon wo kapasite, long distans ak rezo nan depans sabonèman ki ba. Optik Fib yo tou te jwe wòl enpòtan nan aplikasyon pou anpil lòt: Yo te itilize yo delivre limyè pou presizyon Marking ak koupe; kòm yon sous lazè pratik, ki gen gwo pouvwa; pou sistèm D; ak kòm yon mwayen pou bay ekleraj nan kote ki aksesib-nou pa mansyone pou atifisyèl pye bwa Nwèl nan dout gou (ki gen Byensip parèt nan laboratwa nou an pandan sezon fèt la).
Menm anvan fib ptik te fè li gwo nan endistri telecom, fibre optique teknoloji te montre pwomès nan jaden endistriyèl ak anviwònman an. Deseni rechèch yo kounye a se ke yo te tradwi an sekirite, egzat fibre ki baze sou enstriman mizik, ki gen ladan jiroskop, tanperati sond, idrofòn ak chimik monitè. Vreman vre, fib optik detèktè yo jwenn aplikasyon pou tout kote soti nan ray tren, tinèl ak pon nan fou endistriyèl ak dechè-jete sistèm yo.
Fib SENS-itilize nan optik fib pou aplikasyon pou endistriyèl ak anviwònman an kèk-se yon lòt zòn kwasans enteresan pou teknoloji sa a versatile. Li se, pou egzanp, disiplin la sèlman nan jaden an pi laj nan kèk ki gen pwòp seri enèjik li yo nan konferans. Nan reyinyon sa yo, chèchè yo te dekri teknik potansyèl pou mezire tout bagay soti nan nivo sik nan san a vag gravitasyonèl. Gen kèk lide ki te fè kwasans lan soti nan laboratwa a nan mache a trè konpetitif nan Capteur teknoloji. Itilize nan fib optik pou kèk aplikasyon aktyèlman anvan aplikasyon pou li yo nan rezo kominikasyon. Li te kòmanse avèk devlopman an, nan mitan ane 1960 yo, nan "Fotonic" Capteur a, yon pake ki baze sou aparèy ki mezire distans ak deplasman, patikilyèman nan endistri a zouti machin. Malgre ke Fotonic a te yon teknoloji Enkonplè ak yon karyè kout, lide a dèyè Capteur a kaptire imajinasyon lan nan kominote a rechèch.
Entwodiksyon nan Detektè Fib optik
Mekanis
Mekanis debaz la senp (yo montre nan figi ki anba a): Pran limyè nan yon fib optik; fè aranjman pou limyè a modile ki baze sou entèraksyon li ak paramèt nan enterè; ak Lè sa a, transmèt limyè a modulation tounen nan yon pwen siveyans. Gen plizyè fason pou ale sou chak etap-an patikilye, apwòch la itilize modile limyè a-men sa a se sans nan teknoloji a.
Avantaj
Fib detèktè optique ofri anpil avantaj sou lòt teknik kèk. Petèt pi enpòtan, sa yo detèktè yo iminitè a pickup elektwomayetik ak ka rantre nan lyen yo fib pou distans trè long-pafwa pwolonje nan dè dizèn de kilomèt. Fib yo tou entimman an sekirite nan anviwònman ki gen danje ladan. Anplis de sa, yo chimikman pasif, gen ti dimansyon fizik, epi yo mekanikman konpatib ak yon lame nan anviwònman operasyonèl.
Enkonvenyans
Fatalman, detèktè sa yo gen dezavantaj tou. Entèpretasyon done se difisil ak sèten aplikasyon pou, pou egzanp, ak devlope konfyans itilizatè yo ak akseptasyon regilasyon kapab yon pwosesis long. Kontrèman ak kominikasyon wo-band, kote fibre-optik se teknoloji a plon Context, gen anpil lòt opsyon ki disponib nan jaden an nan kèk; fib-optik se raman chwa a evidan-byen ke li kapab yon trè bon.
Fonksyon ak aplikasyon
Fib detèktè optique yo patikilyèman versatile lè ki baze sou anviwònman entewonferom sansib ki itilize yon achitekti fib oswa lè kontwole coloror konpòtman longèdonn-sansib. Ansyen kategori a gen ladan interferomètr pou mezire jaden presyon dinamik (idrofòn ak jeofòn, pou egzanp) ak entèrferomètr a Sagnac pou wotasyon; lèt la englobe prèske tout bagay spektroskopik, ki gen ladan detèktè ki baze sou entèraksyon ak reyaktif entèmedyè (paekzanp, yon asid / endikatè alkali) - souvan refere yo kòm optrodes-yo ak dirèk mezi spèktroskopik nan gaz, likid ak solid. Kategori sa a gen ladan tou filtè espektakilè anviwònman an espèk, ki Fibre bragg gri an (FBG) se pa lwen pi byen li te ye a.
Yon mekanis ki trè enpòtan — men lwen mwens evidan — modulation enkòpore entèraksyon elastik nan mitan limyè ensidan an, materyèl fib la poukont li ak anviwònman ki antoure fib la. Entèraksyon sa yo, nan ki Raman ak simen simaye Brillouin yo se pi enpòtan an, pwodwi karakteristik chanjman linear nan spectra yo nan limyè a divilge sou fib la nan tou de pi devan ak, absoliman, direksyon dèyè. Vreman vre, kapasite a nan fib optik yo pwodwi previzib retrodistribisyon ouvè nouvo kandida pou kèk aplikasyon. Sistèm sensor ki ka mezire reta nan tan ant lansman an ak retounen nan radyasyon retrodrend ka itilize yo ankèt anviwònman an ansanm fib la. Sa yo rele teknik Capteur distribiye yo inik nan teknoloji fib optik.
Detèktè distribiye fasilite mezi souch ak tanperati sou longè entèraksyon trè long-nan dè dizèn anpil nan kilomèt. Anplis, depann sou modilasyon pwosesis tanporèl la sou limyè a te lanse, yo ka souch la oswa tanperati jaden rezoud ak plis pase bon jan presizyon sou longè kalib sou lòd la nan 1 mèt, oswa nan kèk sistèm menm mwens. Menm jan an tou, fib detèktè optique ka fasilman configuré nan multiplexed konfigirasyon nan ranje nan aparèy mezi pwen. Chak aparèy mande pou yon sèl sous optik pou dinamize rezo a. Kapasite sa a multiplex tipikman jiska yon kèk santèn kesyon kesyon se yon lòt karakteristik defini nan fib optik detèktè.
Detektè Fib optik nan Pratike
Jaden an nan kèk se abondance ak teknoloji Zonesin ki fè fas a aplikasyon pou espesyalis, ak fib kèk pa gen okenn eksepsyon. Menm lè ka menm kalite teknoloji a ka itilize pou adrese yon seri de bezwen, aparèy endividyèl ka varye anpil depann sou aplikasyon an espesifik ak kondisyon li yo nan presizyon, estabilite, rezolisyon, volim manifakti ak yon lame nan lòt interdependan paramèt.
Distribiye Tanperati Kèk
Byen sou deseni de sa, Raman Distribiye Tanperati Capteur (DTS) pwofonde a te parèt tankou yon sistèm pwototip ki baze sou kèk fib (konsèp DTS yo montre nan figi ki anba a). Pwofil sa a kapab mezire Des tanperati a ak yon 1 and presizyon ak repetisyon sou longè kalib nan 1 mèt oswa konsa ak total longè enterogasyon dè dizèn de kilomèt nan fwa mezi sou lòd la nan yon minit. DTS yo se yon zouti pwisan pou mezire chanjman tanperati nan tinèl ak liy tiyo. Anpil sistèm yo kounye a se enstale nan ray tren anba tè, tinèl gran wout ak gwo fou endistriyèl yo. Lòt sistèm yo te mete nan gwo machin elektrik, ki ka tendans surchof nan kondisyon fay.
Benefis prensipal la nan DTS la se ke teknoloji sa a ekivalan a plizyè milye tèrmikulp, espace nan 1-m entèval sou yon estrikti mezi pwolonje. Avèk lòt sistèm tanperati kèk, fil elektrik, rezo ak alimante ka inposibl, espesyalman nan zòn kote sekirite intrinsèques ka enpòtan. Sepandan, ak DTS, itilizatè yo ka senpleman woule soti fib la ak tache li nan yon kote ki an sekirite. Rezo miltiplikasyon yo tou kapab trè enpòtan, byenke yo poko etabli nich komèsyal ki te jwi pa DTS yo. Rezo nan FBGs ekri nan yon longè fib sèl yo te anpil evalye kòm ranje nan souch ak / oswa tanperati detèktè pou chaj ak kondisyon siveyans, patikilyèman nan estrikti fibre kabòn konpoze. Souvan ame kòm "estrikti entelijan", sa yo ranje nan detèktè fasilite rasanbleman an nan done operasyonèl soti nan estrikti tankou avyon ak pon.
Nan prensip, done sa yo ka itilize detèmine entegrite nan nan estrikti a nan enterè yo. Men, nan pratik, sa a rete plen ak difikilte. Sètènman chèchè ak enjenyè ka ranmase done anpil, men ki jan entèprete done sa yo se sijè a nan deba konsiderab. Objektif la se endike endikatè serye nan entegrite estriktirèl. Sepandan, devlope konfyans itilizatè ak akseptasyon regilasyon se yon pwosesis pwolonje. Siveyans anviwònman an se yon lòt aplikasyon potansyèl pou sistèm multiplèks. Jenerasyon gaz metàn nan yon sit dechaj se yon endikatè enpòtan tou de sekirite nan sit la ak pwogrè nan pwosesis dekonpozisyon anaerobik ki ap pran plas nan li. Yon sistèm mezi ki kontwole konsantrasyon gaz metàn sou yon sit ki gen dimansyon nan lòd 10 km ofri benefis nan evalyasyon kontinyèl ak konsekans amelyore operasyon, sitou lè metàn-yon gaz efè tèmik trè aktif-kapab itilize yo jenere plizyè megawatt nan elektrik. pouvwa.
Sistèm optik Fib ki sib aplikasyon sa a montre menmen pwomès; yo baze sou ti selil absòpsyon yo entèwoje lè l sèvi avèk lyen fib sèl-mòd. Kòm règleman anviwònman an vin pi sere, sistèm sa yo ofri yon teknoloji potansyèlman definitif pou siveyans operasyon eliminasyon dechè. Sèvi ak apwòch sa a, multiplexed sistèm ki adrese plis pase 200 detèktè nan yon sèl sous lazè se posib. Sepandan, olye tankou ranje yo Capteur FBG souch, kesyon an nan sa ki fè ak tout done yo ke sistèm sa yo genyen se konplitché. Anplis de sa, enkòpore sa a potansyèl sistèm nan lejislasyon anviwònman an ak estanda regilasyon se yon pwosesis tan konsome.
Giroskop Fib optik
Gen zòn kote fib optik detèktè yo te kòmanse etabli tèt yo kòm chwa natirèl la. Yo trè konpetitif kòm idrofòn ak jeofòn, ankò nan ranje multiplexed. Kòm yon eleman capteur endividyèl, jiroskop la fib optik se joui ki gen plis siksè nan. (Yon jiroskop fib optik yo montre nan figi ki anba a.)
Jiroskop mezire wotasyon nan espas inèrsyèl; yo se enstriman esansyèl nan sistèm navigasyon ak pozisyon ak nan ekipman estabilizasyon ki itilize anpil nan avyon ak bato. Giroskop fib optik la baze sou yon realizasyon fib optik nan entèrferomètr Sagnac la ki te premye demontre prèske yon syèk de sa. Lide ki dèyè entèrjomètom Sagnac la senp. Limyè te lanse nan yon gwo bout bwa gwo bout bwa nan de direksyon alantou yon bouk ak bouk la ap vire toutotou a. Pandan ke limyè a se nan bouk la nan wout tounen nan Splitter nan gwo bout bwa, limyè a wotasyon nan menm direksyon an kòm brwayeur a gwo bout bwa gen yon ti kras pi lwen yo ale pase limyè a wotasyon kont direksyon nan brwayeur a gwo bout bwa. Kontinwe, gen yon reta ti tan ant travès yo limyè wotasyon nan de direksyon yo sou arive yo tounen nan gwo bout bwa a gwo bout bwa. Ka reta tan sa a ap mezire interferometrically kòm yon faz optik.
Realizasyon an nan konsèp sa a nan fòm fib optik mande pou kèk optik elegant ak atansyon jeni. Apeprè yon dekad nan efò te bay trè presi enstriman mizik wotasyon wotasyon ki gen anpil fyab. Sa fyabilite manti nan lefèt ke, kontrèman ak jiroskop mekanik (oswa menm bag la lazè sistèm, ki se tou ki baze sou efè a Sagnac), fib optik jiroskop pa gen okenn mekanik pati k ap deplase. Anplis de sa, echèl la faktè nan jiroskop la fib optik se endepandan de akselerasyon mekanik, nan kontras nan ki pi etabli teknoloji a mekanik wou k ap vire. Anplis de sa, yo ka giroskop la fib optik dwe configuré nan yon lame nan vèsyon diferan adrese bezwen divès an tèm de presizyon, tout lavi ak tolerans nan anviwònman an. Plizyè santèn mil fib optique jiroskop yo fabrike ak vann pou chak ane.
Yon lòt Capteur optique fibre siksè ki te jwenn aplikasyon vaste nan jeni sivil la se SOFO a (yon akwonim franse pou Siveyans Estrikti lè l sèvi avèk fib optik ) sistèm lan. Entèferomètr sa a blan-limyè fib Michelson aji kòm yon ekstensomè presizyon sou longè kalib jiska yon dizèn kèk nan mèt, ak alontèm estabilite ak yon presizyon lekti mekanik mezire nan mikron.
Te simaye simaye brillouin ki te itilize pou distribye mezi souch, pi miyò sou enstale câbles fibre kominikasyon optik nan zòn tranbleman tè ki gen tandans. Nan biomedicine, sistèm siksè in vivo - pou evalye ji gastric yo nan imen, pa egzanp — yo te etabli kòm itil zouti dyagnostik. Gen anpil lòt moun.
Future a nan Fib Detektè optik
Fib detèktè optique kontinye entrige. Kòm nan lòt zòn nan fotonik, chèchè yo eksite sou Prospect nan bòdi nouvo teknoloji nan detèminan an ak kontèks instrumentation. Kristal fotonik ak fib kristal fotonik gade enteresan-byenke chèchè yo apèn kòmanse figi konnen kouman entèprete kandida sa yo nan yon ti jan ortogonèl Capteur-sistèm anviwònman an. Gwo pouvwa lazè ki baze sou fib optik teknoloji pèmèt espesyalman inovatè karakteristik linear sou materyèl yo. Fason optique fib la pral san dout re-pwezante kòm yon pwofonde egzaminen estrikti sou echèl la mikwoskopik, oswa menm nanoscopic ,.
Innovations nan informatique ak disponiblite nan pwolonje done-manyen kapasite pral ede tou amelyore kapasite nou yo entèprete done ki sòti nan gwo ranje nan detèktè menm jan an ak mennen nan konbinezon itil nan detèktè konplemantè. Genyen tou opòtinite ak optik sistèm mikwo-elektwo, menm si sa yo gen ankò yo fè make yo kòm fib ki baze sou Capteur teknoloji. Eksplwatasyon nan fib optik Capteur teknoloji yo ap kontinye elaji, tou dousman, men piti piti. Nan paralèl, kominote a rechèch ap kontinye mennen ankèt sou nouvo zouti ak chèche soti opòtinite pou aplike yo.