Optiliste kiudude ja optiliste kiudude sidetehnoloogiate kiire arenguga tekkis optiliste kiudude sensortehnoloogia. Alates selle sünnist on fiiberoptilisi andureid kiiresti arendatud tänu nende väiksusele, kergele kaalule, kõrgele tundlikkusele, kiirele reageerimisvõimele, tugevale elektromagnetiliste häiretevastasele võimele ja kasutuslihtsusele ning neid kasutatakse laialdaselt keemiameditsiinis, materjalitööstuses ja veemajanduses. ja elektrienergia, laevad, söekaevandused ja tsiviilehitus erinevates valdkondades. Eriti tänapäeval, asjade Interneti kiire arenguga, ei saa eirata kiudoptilise anduri tehnoloogia olekut.
1 Fiiberoptiliste andurite põhiprintsiip ja arengustaatus
1.1 Kiudoptiliste andurite põhiprintsiibid ja klassifikatsioon
Optiliste kiudude sensortehnoloogia on uut tüüpi andurtehnoloogia, mis töötati välja 1970. aastatel. Kui valgus levib läbi optilise kiu, peegeldub see valguse poolt välistemperatuuri, rõhu, nihke, magnetvälja, elektrivälja ja pöörlemise mõjul. , murdumis- ja neeldumisefektid, optiline Doppleri efekt, akusto-optilised, elektro-optilised, magneto-optilised ja elastsed efektid jne võivad otseselt või kaudselt muuta valguslaine amplituudi, faasi, polarisatsiooni olekut ja lainepikkust, seega ka kiudu Tundliku komponendina erinevate füüsikaliste suuruste tuvastamiseks.
Kiudoptiline andur koosneb peamiselt valgusallikast, ülekandekiust, fotodetektorist ja signaalitöötlusosast. Põhimõte seisneb selles, et valgusallikast tulev valgus suunatakse läbi optilise kiu sensorpeasse (modulaatorisse), nii et mõõdetavad parameetrid interakteeruvad modulatsioonialasse siseneva valgusega, mille tulemuseks on valguse optilised omadused ( nagu valguse intensiivsus, lainepikkus, sagedus, faas, polarisatsiooni olek jne muudetakse moduleeritud signaalvalguseks, mis seejärel saadetakse läbi optilise kiu fotodetektorisse, et muuta optiline signaal elektrisignaaliks, ja lõpuks töödeldakse signaali mõõdetud füüsikalise suuruse taastamiseks.Optilisi kiudandureid on mitut tüüpi ja need võib üldiselt liigitada funktsionaalseteks (sensoritüüpi) anduriteks ja mittefunktsionaalseteks (valgusläbilaskva tüüpi) anduriteks.
Funktsionaalset andurit iseloomustab optilise kiu võime olla tundlik välisteabe suhtes ja tuvastusvõime. Kui optilist kiudu kasutatakse tundliku komponendina, siis valguskius mõõdetuna muutuvad valguse intensiivsuse, faasi, sageduse või polarisatsiooni oleku omadused. Modulatsiooni funktsioon on realiseeritud. Seejärel saadakse mõõdetav signaal moduleeritud signaali demoduleerimisega. Seda tüüpi anduris ei täida optiline kiud mitte ainult valguse läbilaskevõimet, vaid täidab ka "tunde" rolli.
Mittefunktsionaalsed andurid kasutavad mõõdetud muutuste tuvastamiseks muid tundlikke komponente. Optiline kiud toimib ainult teabe edastamise kandjana, see tähendab, et optiline kiud toimib ainult valgusjuhina [3]. Võrreldes traditsiooniliste elektrianduritega on fiiberoptilistel anduritel tugev elektromagnetiliste häirete vastane võime, hea elektriisolatsioon ja kõrge tundlikkus, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades, nagu keskkond, sillad, tammid, naftaväljad, kliinilised meditsiinilised testid ja toiduohutus. Katsetamine ja muud valdkonnad.
1.2 Fiiberoptiliste andurite arengustaatus
Kiudsensori sünnist saati on selle paremust ja laialdast rakendust tähelepanelikult jälginud ja kõrgelt hinnanud kõik maailma riigid ning seda on aktiivselt uuritud ja arendatud. Praegu on kiudoptiliste andurite puhul mõõdetud enam kui 70 füüsikalist suurust, nagu nihe, rõhk, temperatuur, kiirus, vibratsioon, vedeliku tase ja nurk. Mõned riigid, nagu Ameerika Ühendriigid, Suurbritannia, Saksamaa ja Jaapan, on keskendunud kuuele kiudoptiliste andurisüsteemide, kaasaegsete digitaalsete fiiberoptiliste juhtimissüsteemide, fiiberoptiliste güroskoopide, tuumakiirguse seire, lennukimootori seire ja tsiviilprogrammide aspektile ning on saavutanud teatud eesmärgid. saavutusi.
Kiudoptiliste andurite uurimistööd Hiinas algasid 1983. aastal. Mõnede ülikoolide, uurimisinstituutide ja ettevõtete fiiberoptiliste andurite alased uuringud on viinud fiiberoptiliste andurite tehnoloogia kiire arenguni. 7. mail 2010 teatas ajaleht Peopleâs Daily, et Nanjingi ülikooli inseneri- ja juhtimiskooli professori Zhang Xupingi leiutatud "Brillouini efektil põhinev pidev hajutatud optiliste kiudude sensortehnoloogia" läbis korraldatud eksperthinnangu. haridusministeeriumi poolt. Hindamiseksperdirühm usub üksmeelselt, et sellel tehnoloogial on tugev innovatsioon, sellel on mitmeid sõltumatuid intellektuaalomandi õigusi ning see on saavutanud tehnoloogias kodumaise juhtiva taseme ja rahvusvahelise kõrgtaseme ning sellel on hea rakendusväljavaade. Selle tehnoloogia olemus seisneb asjade Interneti kontseptsiooni kasutamises, mis täidab Hiina asjade Internetis tühimiku.
2 Asjade Interneti aluspõhimõtted
Asjade Interneti kontseptsioon pakuti välja 1999. aastal ja selle ingliskeelne nimi on "The Internet of Things", mis on "asjade võrk ühendatud". Asjade Internet põhineb Internetil ja kasutab infotehnoloogiat, nagu RFID (raadiosagedustuvastus) tehnoloogia, infrapunaandureid, globaalseid positsioneerimissüsteeme ja laserskannereid, et ühendada esemed Internetiga, et teostada infovahetust ja sidet. Võrk, mis tuvastab asukoha, tuvastab arukalt, jälgib, jälgib ja haldab. Asjade Interneti tehniline arhitektuur koosneb kolmest tasemest: tajukihist, võrgukihist ja rakenduskihist.
