S rýchlym rozvojom optických a optických komunikačných technológií sa objavila technológia snímania optických vlákien. Od svojho zrodu sa senzory z optických vlákien rýchlo vyvíjali kvôli ich malým rozmerom, nízkej hmotnosti, vysokej citlivosti, rýchlej odozve, silnej antielektromagnetickej interferencii a jednoduchosti použitia a sú široko používané v chemickej medicíne, materiálovom priemysle, ochrane vody. a elektrická energia, lode, uhoľné bane a stavebné inžinierstvo v rôznych oblastiach. Najmä dnes, s rýchlym rozvojom internetu vecí, nemožno ignorovať stav technológie snímania optických vlákien.
1 Základný princíp a stav vývoja optických snímačov
1.1 Základné princípy a klasifikácia vláknových optických senzorov
Technológia snímania optických vlákien je nový typ snímacej technológie vyvinutej v 70. rokoch minulého storočia. Svetlo sa pri šírení optickým vláknom odráža svetlom pod vplyvom vonkajšej teploty, tlaku, posunu, magnetického poľa, elektrického poľa a rotácie. refrakčné a absorpčné efekty, optický Dopplerov efekt, akustickooptické, elektrooptické, magnetooptické a elastické efekty atď. môžu priamo alebo nepriamo meniť amplitúdu, fázu, polarizačný stav a vlnovú dĺžku svetelnej vlny, teda vlákna Ako citlivý komponent na detekciu rôznych fyzikálnych veličín.
Senzor z optických vlákien pozostáva hlavne zo zdroja svetla, prenosového vlákna, fotodetektora a časti na spracovanie signálu. Základným princípom je, že svetlo zo svetelného zdroja sa posiela do snímacej hlavy (modulátora) cez optické vlákno, takže parametre, ktoré sa majú merať, interagujú so svetlom vstupujúcim do oblasti modulácie, čo vedie k optickým vlastnostiam svetla ( ako je intenzita, vlnová dĺžka, frekvencia svetla, fáza, stav polarizácie atď. sa zmenia na modulované signálne svetlo, ktoré sa potom posiela do fotodetektora cez optické vlákno, aby sa premenil optický signál na elektrický signál a nakoniec sa signál spracuje tak, aby sa obnovila meraná fyzikálna veličina.Existuje mnoho typov optických vláknových senzorov a možno ich vo všeobecnosti rozdeliť na funkčné (snímacieho typu) a nefunkčné (prepúšťajúce svetlo).
Funkčný senzor sa vyznačuje schopnosťou optického vlákna byť citlivý na externé informácie a schopnosťou detekcie. Keď sa optické vlákno použije ako citlivý komponent, pri meraní v optickom vlákne sa zmenia charakteristiky intenzity, fázy, frekvencie alebo polarizácie svetla. Funkcia modulácie je realizovaná. Potom sa signál, ktorý sa má merať, získa demoduláciou modulovaného signálu. V tomto druhu snímača nehrá optické vlákno len úlohu prenosu svetla, ale hrá aj úlohu „zmyslu“.
Nefunkčné snímače využívajú na snímanie nameraných zmien iné citlivé komponenty. Optické vlákno slúži len ako prenosové médium pre informácie, to znamená, že optické vlákno slúži len ako svetlovod [3]. V porovnaní s tradičnými elektrickými senzormi majú senzory z optických vlákien silnú schopnosť proti elektromagnetickému rušeniu, dobrú elektrickú izoláciu a vysokú citlivosť, takže sa široko používajú v rôznych oblastiach, ako je životné prostredie, mosty, priehrady, ropné polia, klinické lekárske testovanie a bezpečnosť potravín. Testovanie a iné oblasti.
1.2 Stav vývoja snímačov z optických vlákien
Od zrodu vláknového senzora bola jeho nadradenosť a široké uplatnenie pozorne sledovaná a vysoko oceňovaná všetkými krajinami sveta a bola aktívne skúmaná a vyvíjaná. V súčasnosti sa na optických vláknových senzoroch meralo viac ako 70 fyzikálnych veličín, ako je posun, tlak, teplota, rýchlosť, vibrácie, hladina kvapaliny a uhol. Niektoré krajiny, ako napríklad Spojené štáty americké, Británia, Nemecko a Japonsko, sa zamerali na šesť aspektov optických senzorových systémov, moderné digitálne riadiace systémy s optickými vláknami, gyroskopy z optických vlákien, monitorovanie jadrového žiarenia, monitorovanie leteckých motorov a civilné programy a dosiahli určité úspechy.
Výskum senzorov z optických vlákien v Číne sa začal v roku 1983. Výskum senzorov z optických vlákien zo strany niektorých univerzít, výskumných ústavov a spoločností viedol k rýchlemu rozvoju technológie snímania optických vlákien. Dňa 7. mája 2010 denník People's Daily informoval, že „technológia nepretržitého distribuovaného snímania optických vlákien založená na Brillouinovom efekte“, ktorú vynašiel Zhang Xuping, profesor na Fakulte inžinierstva a manažmentu Univerzity Nanjing, prešla odborným hodnotením organizovaným ministerstvom školstva. Hodnotiaca expertná skupina jednomyseľne verí, že táto technológia má silné inovácie, má množstvo nezávislých práv duševného vlastníctva a dosiahla domácu vedúcu úroveň a medzinárodnú pokročilú úroveň v technológii a má dobré vyhliadky na uplatnenie. Podstatou tejto technológie je využitie konceptu internetu vecí, ktorý vypĺňa medzeru v internete vecí v Číne.
2 Základné princípy internetu vecí
Koncept internetu vecí bol navrhnutý v roku 1999 a jeho anglický názov je „The Internet of Things“, čo je „sieť vecí spojených“. Internet vecí je založený na internete a využíva informačné technológie, ako je technológia RFID (rádiofrekvenčná identifikácia), infračervené senzory, globálne polohovacie systémy a laserové skenery na pripojenie položiek k internetu na realizáciu výmeny informácií a komunikácie. Sieť, ktorá lokalizuje, inteligentne identifikuje, sleduje, monitoruje a riadi. Technická architektúra internetu vecí pozostáva z troch úrovní: vrstva vnímania, sieťová vrstva a aplikačná vrstva.
