Какие там волоконно-оптические сенсоры？

  13 Apr , 2022         Chris         8590

Датчик напряжения

   Стресс очень часто встречается в повседневной жизни, и его мониторинг имеет очень широкий спектр применений.Например, обнаружение структурной устойчивости крупных машин и контроль за состоянием здоровья таких объектов, как мосты и туннели, требуют точного измерения деформации.Датчик напряжения, основанный на волоконном лазере, имеет высокую чувствительность, антиэлектромагнитную интерференцию, коррозионную стойкость и гибкую схему реализации, а также широко используется в инженерной практике в области мониторинга напряжения.

   Стоит упомянуть бистабильный датчик штаммов волокна петли обратной связи, который может варьироваться в частоте от квазистатических до нескольких сотен герц и состоит из фазосмещаемой решетки брагга волокна для деформации и интерферометра фабри-перо волокна в качестве эталона.Система использует технологию lump-drever-Hall для генерирования сигналов об ошибках, а лазерный носитель и боковая панель блокируются к исходному элементу и датчику с помощью двух независимых петлей обратной связи, соответственно.Разрешение деформации 1/ F в пределах полосы пропускания 0,01250гц, а разрешение деформации выше 0,01n на частоте 10гц, с динамическим диапазоном до 149дб.По сравнению с традиционным датчиком статической деформации этот датчик значительно улучшает разрешающую способность и пропускную способность сенсора и может использоваться в качестве мощного инструмента в прикладных геофизических исследованиях.

Датчик индекса преломления

   В исследованиях в области биологии, химии, производства материалов, медицинского тестирования и других практических областях одним из важнейших звеньев всегда было обнаружение рефракционного индекса.Оптическое волокно обладает очевидными преимуществами при определении индекса преломления, такими как легкий вес, небольшие размеры, высокая чувствительность, большая пропускная способность и анти-электромагнитные помеха.

   Это датчик индекса преломления, основанный на линейном волоконном лазере с двойной длиной волны в полости.Основной конструкцией датчика является линейная полость, и используются две волоконно-брегговые решетки (FBG), центральные длины волны которых находятся на расстоянии менее 1 нм друг от друга.Так как оба FBG имеют одинаковую EDF-среду, выигрыш конкуренции будет происходить в полости.Когда элемент зондирования, т.е. микроволокно длиной 15 мм, погружается в испытываемый раствор, определенная длина волны света будет испытывать потерю оптической мощности.Оба FBG имеют чувствительность - 231,1db /RIU и 42,6db /RIU соответственно в диапазоне индекса рефрактивности от 1,300 до 1,335, а относительная вариация мощности двух длин волн FBG имеет более высокую чувствительность - 273,7db /RIU, с большей стабильностью из-за снижения напряжения источника света и внешних помех.Благодаря высокой чувствительности и простой структуре, этот датчик двухволновой волны приобретает конкурентоспособный рефракционный индекс и обладает широким потенциалом применения в области химического и биохимического зондирования.

Датчик температуры

   С точки зрения температурного датчика, который является своего рода основанным на методе ткани-перо в смесительной камере и случайной комбинации оптического датчика температуры волокна, лазерный хрустальный метод в смешанной-полости перо состоит из одномодного волокна формы, с коротким периодом сужения ядра оптического волокна синтез состоит из нескольких случайных зеркала райли рассеивания вдоль дисперсии компенсационного волокна, производимого трансмиссии, и являются прямым результатом волокна Raman gain.Полость фабри-перо имеет две функции: лазерный отражатель и температурный датчик.Оптический волоконно-лазерный температурный датчик имеет максимальную выходную мощность приблизительно 4 МВТ в диапазоне длин волны 15 нм и может обеспечивать температурную чувствительность приблизительно 6pm/℃ в диапазоне измерения 200℃.

Датчик давления

   В экстремальных условиях, таких как нефтяные или геотермальные скважины, где температура превышает 130 ° C, обычные электрические датчики не могут удовлетворять требованиям устойчивого мониторинга давления, в то время как имеются также оптические лазерные датчики, которые могут измерять давление жидкости или газа.Метод измерения поляризации плавучего статического давления типа ткани-перо в оптическом лазерном датчике волокна с использованием бирефрингентной решетки и двух частей волокна эрбия эллиптического ядра, на основе принципа ортогональной поляризации и частоты биения, эффекта жидкости в лазерной полости в одном из оптических волокон эллиптического ядра, производят два режима ортогональной поляризации дифференциального фазового сдвига,В результате происходит соответствующее изменение частоты вращения лазера в продольном режиме.Другое волокно имеет 90 - гравитационное смещение в направлении эллиптического ядра, которое компенсирует фазовый сдвиг, вызванный температурой.Дисперсия в бирефрингентном волоконно-брэггском решетчатом отражателе используется для устранения почти деформируемости режима поляризации частоты биения заданного порядка.Датчик может проверить давление жидкости до 100 мпа.

Акустический датчик

   Как высокочастотный оптический волоконно-лазерный датчик, используемый для акустической диагностики, ультразвуковая волна может деформировать оптическую волоконно-лазерную полость и вызывать частотные вариации гетеродинового выходного сигнала.Частотная чувствительность датчика составляет 22мгц, а чувствительность к широкополосному акустическому зондированию - 2,25мгц/кпа.При частоте отбора проб 100 МГЦ эквивалентное шумовому давлению достигает 45 па.Диапазон обнаружения сферических волн достигает 18 МГЦ.Чувствительность по длине волокна варьируется в зависимости от режима лазерного пространства и определяется параметрами решетки и полости.В радиальном направлении чувствительность обратно пропорциональна квадратному корень расстояния между источником и детектором.Акустическая чувствительность может быть повышена за счет уменьшения длины полости, а короткая полость может значительно улучшить фотогенный контраст микроскопа (PAM) и глубину проникновения сенсора.

Датчик магнитного поля

   Лазерный датчик оптического кольца на основе магнитной жидкости, используемой для обнаружения магнитного поля, подключен к одномодной ключевой одномодной структуре волокна, покрытой магнитной жидкостью в полости лазерного кольца, которая может использоваться как в качестве фильтра пропускания, так и в качестве элемента магнитного поля.Исходя из эффекта само-изображение, при изменении внешнего магнитного поля, параметр фильтрации одномодной стержневой-одномодной волоконной структуры, а именно выходной спектральной длины волны, будет изменен действием на магнитную жидкость.Коэффициент отклонения в боковом режиме фильтрации полосы пропускания составляет 14 дб, а потери ввода - 1,03 дб.Когда внешнее магнитное поле увеличивается, длина волны лазера сине.Чувствительность к зондированию составляла 12,05 PM /Oe между 15,9 и 222.3.Датчик имеет преимущества высокого SNR выходного спектра, узкой полосы шириной и высоким значением Q.