Sa taong 1960, ang ilaw ng laser ay naimbento at pagkatapos ng pag-imbento ng mga laser, nagpakita ng interes ang mga mananaliksik na pag-aralan ang mga aplikasyon ng mga sistema ng komunikasyon ng optical fiber para sa sensing, komunikasyon sa data, at maraming iba pang mga application. Kasunod ang sistema ng komunikasyon ng fiber optic ay naging ang panghuli pagpipilian para sa gigabits at lampas sa gigabits paghahatid ng data. Ang ganitong uri ng komunikasyon sa fiber optic ay ginagamit upang magpadala ng data, boses, telemetry at video sa isang malayuan na komunikasyon o mga network ng computer o LAN. Gumagamit ang teknolohiyang ito ng isang light alon upang maipadala ang data sa isang hibla sa pamamagitan ng pagbabago ng mga electronic signal sa ilaw. Ang ilan sa mga mahusay na tampok na katangian ng teknolohiyang ito ay may kasamang magaan na timbang, mababang pagpapalambing, mas maliit na diameter, paghahatid ng malayuan na signal, seguridad sa paghahatid, at iba pa.
Mga Sensor ng Fiber Optic
Kapansin-pansin, ang teknolohiya ng telecommunication binago ang mga kamakailang pagsulong sa teknolohiya ng fiber optic. Ang huling rebolusyon ay lumitaw bilang mga taga-disenyo upang pagsamahin ang mga produktibong resulta ng mga aparatong optoelectronic kasama ang mga aparato ng fiber-optic-telecommunication upang lumikha ng mga fiber optic sensor. Marami sa mga sangkap na nauugnay sa mga aparatong ito ay madalas na binuo para sa mga aplikasyon ng fiber-optic-sensor. Ang kakayahan ng mga fiber optic sensor ay nadagdagan sa lugar ng tradisyunal na sensor.
Mga Sensor ng Fiber Optic
Ang mga fiber optic sensors na tinatawag din bilang mga optical fiber sensors ay gumagamit ng optical fiber o sensing element. Ang mga sensor na ito ay ginagamit upang maunawaan ang ilang dami tulad ng temperatura, presyon, panginginig, pag-aalis, pag-ikot o konsentrasyon ng mga kemikal na species. Ang mga hibla ay napakaraming gamit sa larangan ng remote sensing sapagkat hindi sila nangangailangan ng elektrisidad na kuryente sa malayong lokasyon at mayroon silang maliit na sukat.
Ang mga sensor ng fiber optic ay kataas-taasan para sa mga insensitive na kondisyon, kabilang ang ingay, mataas na panginginig, matinding init, basa at hindi matatag na mga kapaligiran. Ang mga sensor na ito ay madaling magkasya sa maliliit na lugar at maaaring nakaposisyon nang tama saanman kinakailangan ng mga nababaluktot na mga hibla. Ang pagkakalipat ng haba ng daluyong ay maaaring kalkulahin gamit ang isang aparato, salamin sa dalas ng optometrometry na frequency frequency Ang pagpapaliban ng oras ng mga fiber optic sensor ay maaaring magpasya gamit ang isang aparato tulad ng isang optikong time-domain na Reflectometer.
I-block ang Diagram Ng Fiber Optic Sensor
Ang pangkalahatang bloke ng diagram ng fiber-optic sensor ay ipinapakita sa itaas. Ang block diagram ay binubuo ng mapagkukunang optikal ( Light Emitting Diode , LASER, at Laser diode), optical fiber, sensing element, optical detector at end-processing device (optical-spectrum analyzer, oscilloscope). Ang mga sensor na ito ay inuri sa tatlong kategorya batay sa mga prinsipyo ng pagpapatakbo, lokasyon ng sensor at aplikasyon.
Mga uri ng Fiber-Optic Sensor System
Ang mga sensor na ito ay maaaring maiuri at maipaliwanag sa sumusunod na pamamaraan:
1. Batay sa lokasyon ng sensor, ang mga fiber optic sensor ay inuri sa dalawang uri:
- Mga Intrinsic Fiber-Optic Sensor
- Extrensic Fiber-Optic Sensor
Mga Intrinsic Type Fiber Optic Sensor
Sa ganitong uri ng mga sensor, nagaganap ang sensing sa loob mismo ng hibla. Ang mga sensor ay nakasalalay sa mga pag-aari ng optical fiber mismo upang i-convert ang isang pagkilos sa kapaligiran sa isang modulasyon ng ilaw na sinag na dumadaan dito. Dito, ang isa sa mga pisikal na katangian ng light signal ay maaaring nasa anyo ng dalas, yugto, intensity ng polariseysyon. Ang pinaka-kapaki-pakinabang na tampok ng intrinsic fiber optic sensor ay, nagbibigay ito ng ipinamahagi na sensing sa mahabang distansya. Ang pangunahing konsepto ng intrinsic fiber optic sensor ay ipinapakita sa sumusunod na pigura.
Mga Intrinsic Type Fiber Optic Sensor
Extrensic Type Fiber optic Sensors
Sa mga extrinsic na uri ng fiber optic sensor, ang hibla ay maaaring magamit bilang mga carrier ng impormasyon na nagpapakita ng daan patungo sa isang itim na kahon. Bumubuo ito ng isang light signal depende sa impormasyon na dumating sa itim na kahon. Ang itim na kahon ay maaaring gawa sa mga salamin,gas o anumang iba pang mga mekanismo na bumubuo ng isang optical signal. Ginagamit ang mga sensor na ito upang sukatin ang pag-ikot, bilis ng pag-vibrate, pag-aalis, pag-ikot, metalikang kuwintas at pagpabilis. Ang major benepisyo ng mga sensor na ito ay ang kanilang kakayahang maabot ang mga lugar na kung hindi man ay hindi maabot.
Extrensic Type Fiber optic Sensors
Ang pinakamahusay na halimbawa ng sensor na ito ay ang pagsukat ng temperatura sa loob ng sasakyang panghimpapawid jet engine na gumagamit ng isang hibla upang makapagpadala ng radiation sa isang radiation pyrometer, na matatagpuan sa labas ng makina. Sa parehong paraan, ang mga sensor na ito ay maaari ding magamit upang masukat ang panloob na temperatura ng mga transformer . Ang mga sensor na ito ay nagbibigay ng mahusay na proteksyon ng mga signal ng pagsukat laban sa katiwalian sa ingay. Ipinapakita ng sumusunod na pigura ang pangunahing konsepto ng extrinsic fiber optic sensor.
2. Batay sa mga prinsipyo sa pagpapatakbo, ang mga fiber optic sensor ay inuri sa tatlong uri:
- Batay sa intensidad
- Batay sa yugto
- Nakabatay sa polariseysyon
Batay sa intensidad batay sa Fiber Optic Sensor
Ang mga sensor ng fiber optic na nakabatay sa intensidad ay nangangailangan ng higit na ilaw at ang mga sensor na ito ay gumagamit ng isang multi-mode-malaking core fibers. Ang ipinakita na pigura ay nagbibigay ng isang ideya tungkol sa kung paano gumagana ang light intensity bilang isang sensing parameter pati na rin kung paano ang pag-aayos na ito ay gumagawa ng hibla upang gumana bilang isang panginginig ng boses sensor Kapag may isang panginginig, magkakaroon ng pagbabago sa ilaw na ipinasok mula sa isang dulo hanggang sa isa pang dulo at gagawin nito ang katalinuhan para sa pagsukat ng amplitude ng panginginig ng boses.
Batay sa intensidad batay sa Fiber Optic Sensor
Sa pigura, ang mas malapit na fiber optic at vibration sensor ay nakasalalay sa light intensity sa mga susunod na bahagi. Ang mga sensor na ito ay may maraming mga limitasyon dahil sa variable na pagkalugi sa system na hindi nagaganap sa kapaligiran. Ang mga variable na pagkalugi ay nagsasama ng talo dahil sa mga splice, micro & macro bending loss, talo dahil sa mga koneksyon sa mga kasukasuan, atbp. Kasama sa mga halimbawa ang mga sensor na nakabatay sa intensity o sensor ng microbend at evanescent wave sensor.
Ang mga kalamangan ng mga fiber optic sensor na ito ay may kasamang mababang gastos, kakayahang gumanap bilang totoong ipinamamahagi na mga sensor, napakasimpleng ipatupad, posibilidad na maging multiplexed, atbp. Kabilang sa mga kawalan ang mga pagkakaiba-iba sa tindi ng ilaw at kamag-anak na mga sukat, atbp
Batay sa polariseysyon batay sa Fiber Optic Sensor
Ang polarization based optical fibers ay mahalaga para sa isang tiyak na klase ng mga sensor. Ang pag-aari na ito ay maaaring mabago ng iba't ibang mga panlabas na variable at sa gayon, mga ito mga uri ng sensor maaaring magamit para sa pagsukat ng isang saklaw ng mga parameter.Ang mga espesyal na hibla at iba pang mga bahagi ay binuo na may eksaktong mga tampok sa polariseysyon. Pangkalahatan, ginagamit ang mga ito sa iba't ibang mga sukat, aplikasyon ng komunikasyon at pagproseso ng signal.
Batay sa polariseysyon batay sa Fiber Optic Sensor
Ang optical setup para sa isang polarization-based-fiber-optic sensor ay ipinapakita sa itaas. Ito ay may hugis sa pamamagitan ng polarize ng ilaw mula sa ilaw na mapagkukunan sa pamamagitan ng isang polarizer. Ang polarized na ilaw ay nagsimula sa 45o sa mga napiling palakol ng isang haba ng birefringent polariseysyon na nagpoprotekta sa hibla. Ang seksyon na ito ng hibla ay nagsisilbing sensing fiber. Pagkatapos, ang pagkakaiba ng phase sa pagitan ng dalawang estado ng polariseysyon ay nabago sa ilalim ng anumang panlabas na mga kaguluhan tulad ng stress o pilay. Pagkatapos, alinsunod sa mga panlabas na kaguluhan, ang output polariseysyon ay binago. Sa gayon, sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa estado ng output ng polariseysyon sa susunod na dulo ng hibla, ang mga panlabas na kaguluhan ay maaaring makita.
Batay sa phase na Fiber Optic Sensor
Ang mga uri ng sensor ay ginagamit upang baguhin ang ilaw ng emitter sa signal ng impormasyon kung saan ang signal ay sinusunod ng phase based fiber optic sensor. Kapag ang isang ilaw na sinag ay naipasa sa pamamagitan ng interferometer, pagkatapos ay ang ilaw ay naghihiwalay sa dalawang beams. Kung saan ang isang sinag ay nakalantad sa kapaligiran ng sensing at ang iba pang sinag ay nakahiwalay mula sa pandamdam na kapaligiran, na ginagamit bilang isang sanggunian. Kapag ang dalawang magkahiwalay na beam ay muling pagsasama-sama, pagkatapos ay nakagambala sila sa bawat isa. Ang pinakakaraniwang ginagamit na interferometers ay sina Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, grating at polarimetric interferometers. Dito, ang Mach Zehnder at Michelson interferometers ay ipinapakita sa ibaba.
Batay sa phase na Fiber Optic Sensor
narito ang mga pagkakaiba at pagkakatulad sa pagitan ng dalawang interferometers. Sa mga tuntunin ng pagkakapareho, Ang Michelson Interferometer ay madalas na isinasaalang-alang na nakatiklop na Mach Zehnder interferometer. Ang pagsasaayos ng Michelson interferometer ay nangangailangan lamang ng isang optikong fibre coupler. Dahil ang ilaw ay dumadaan ng dalawang beses sa mga sensing at sangguniang mga hibla, ang optical phase shift bawat haba ng yunit ng hibla ay dinoble. Kaya, ang Michelson canessentially magkaroon ng mas mahusay na pagiging sensitibo. Ang isa pang malinaw na bentahe ng Michelson ay ang sensor ay maaaring interrogated na may isang solong hibla sa pagitan ng pinagmulan at pinagmulan ng module ng detektor. Ngunit, kinakailangan ng isang de-kalidad na salamin sa pagsasalamin para sa interferometer ng Michelson
3. Batay sa aplikasyon, ang mga fiber optic sensor ay inuri sa tatlong uri tulad ng
- Chemical Sensor
- Physical Sensor
- Bio Medical Sensor
Chemical Sensor
Ang isang sensor ng kemikal ay isang aparato na ginagamit upang ibahin ang impormasyon ng kemikal sa anyo ng isang nasusukat na pisikal na signal na nauugnay sa konsentrasyon ng isang tiyak na species ng kemikal. Ang kemikal na sensor ay isang mahalagang bahagi ng isang tagapag-aral at maaaring magsama ng ilang mga aparato na nagsasagawa ng sumusunod mga pag-andar: pagpoproseso ng signal, pag-sample, at pagproseso ng data. Ang isang analyzer ay maaaring isang mahalagang bahagi ng isang awtomatikong sistema.
Chemical Sensor
Ang pagtatrabaho ng analyzer ayon sa isang sampling plan bilang isang pagpapaandar ng oras ay gumaganap bilang isang monitor. Ang mga sensor na ito ay may kasamang dalawang mga yunit na gumagana: isang receptor at isang transducer. Sa bahagi ng receptor, ang impormasyong kemikal ay binago sa isang enerhiya na maaaring masukat ng transducer. Sa bahagi ng transducer, ang impormasyong kemikal ay nabago sa isang senyas na pansuri at hindi ito nagpapakita ng pagiging sensitibo.
Physical Sensor
Ang isang pisikal na sensor ay isang aparato na ginawa ayon sa pisikal na epekto at kalikasan. Ang mga sensor na ito ay ginagamit upang magbigay ng impormasyon tungkol sa isang pisikal na pag-aari ng system. Ang uri ng mga sensor na ito ay karamihan ay kinikilala ng mga sensor tulad ng photoelectric sensor, mga sensor ng piezoelectric , mga sensor ng strain ng resistensya ng metal at mga sensor ng semiconductor piezo-resistive.
Bio Medical Sensor
Ang Biomedical sensor ay isang elektronikong aparato na ginagamit upang ilipat ang iba't ibang mga hindi kuryenteng dami sa mga larangan ng biomedical sa madaling mahahalata na mga dami ng elektrisidad. Dahil sa kadahilanang ito, ang mga sensor na ito ay kasama sa pagsusuri sa pangangalaga ng kalusugan. Ang teknolohiyang pandama na ito ay ang susi sa pagkolekta ng impormasyong pathological at physiological ng tao.
Bio Medical Sensor
Mga aplikasyon ng Fiber Optic Sensors
Ang mga fiber optic sensor ay ginagamit sa iba't ibang saklaw ng mga application tulad ng
- Pagsukat ng mga pisikal na katangian tulad ng temperatura, pag-aalis,bilis, salain sa mga istraktura ng anumang laki o anumang hugis.
- Sa real time, pagsubaybay sa pisikal na istraktura ng kalusugan.
- Mga gusali at tulay, lagusan,Mga dams, istruktura ng pamana.
- Night vision camera, mga elektronikong sistema ng seguridad , Ang bahagyang pagtuklas ng paglabas at pagsukat ng mga pag-load ng gulong ng mga sasakyan.
Kaya, isang pangkalahatang ideya ng mga sensor ng fiber optic at mga aplikasyon ay tinalakay. Maraming mga bentahe ng paggamit ng mga fiber optic sensor para sa komunikasyon sa malayuan na kasama ang maliit sa sukat, magaan ang timbang, siksik, mataas na pagkasensitibo, malawak na bandwidth, atbp. Ang lahat ng mga katangiang ito ay pinakamahusay na gumagamit ng fiber optic bilang isang sensor. Bukod dito, para sa anumang tulong tungkol sa paksang ito o mga ideya sa proyekto batay sa sensor , maaari kang makipag-ugnay sa amin sa pamamagitan ng pagkomento sa seksyon ng komento sa ibaba.
Mga Kredito sa Larawan:
- Fiber Optic Sensor ni automationdirect
- Chemical Sensor ni galit.ang
- Bio Medical Sensor ni imimg
