Met de snelle ontwikkeling van optische vezel- en optische vezelcommunicatietechnologieën ontstond optische vezeldetectietechnologie. Sinds de geboorte zijn glasvezelsensoren snel ontwikkeld vanwege hun kleine formaat, lichte gewicht, hoge gevoeligheid, snelle respons, sterk anti-elektromagnetisch interferentievermogen en gebruiksgemak, en worden ze veel gebruikt in de chemische geneeskunde, materiaalindustrie, waterbehoud en elektrische energie, schepen, kolenmijnen en civiele techniek op verschillende gebieden. Vooral vandaag, met de snelle ontwikkeling van het internet der dingen, kan de status van optische vezeldetectietechnologie niet worden genegeerd.
1 Uitgangspunt en ontwikkelingsstatus van glasvezelsensoren
1.1 Basisprincipes en classificatie van glasvezelsensoren
Sensortechnologie voor optische vezels is een nieuw type sensortechnologie dat in de jaren zeventig is ontwikkeld. Wanneer licht zich voortplant door een optische vezel, wordt het gereflecteerd door licht onder invloed van externe temperatuur, druk, verplaatsing, magnetisch veld, elektrisch veld en rotatie. , brekings- en absorptie-effecten, optisch Doppler-effect, akoestisch-optische, elektro-optische, magneto-optische en elastische effecten, enz., kunnen direct of indirect de amplitude, fase, polarisatietoestand en golflengte van de lichtgolf veranderen, dus de vezel Als een gevoelig onderdeel om verschillende fysieke grootheden te detecteren.
De glasvezelsensor bestaat hoofdzakelijk uit een lichtbron, een transmissievezel, een fotodetector en een signaalverwerkingsgedeelte. Het basisprincipe is dat het licht van de lichtbron via de optische vezel naar de sensorkop (modulator) wordt gestuurd, zodat de te meten parameters interageren met het licht dat het modulatiegebied binnenkomt, wat resulteert in de optische eigenschappen van het licht ( zoals de intensiteit, golflengte, frequentie van het licht, de fase, polarisatietoestand, enz. worden veranderd om gemoduleerd signaallicht te worden, dat vervolgens via de optische vezel naar de fotodetector wordt gestuurd om het optische signaal om te zetten in een elektrisch signaal, en uiteindelijk wordt het signaal verwerkt om de gemeten fysieke grootheid te herstellen.Er zijn veel soorten optische vezelsensoren en ze kunnen over het algemeen worden geclassificeerd in functionele sensoren (detectietype) en niet-functionele sensoren (lichtdoorlatend type).
De functionele sensor wordt gekenmerkt door het vermogen van de optische vezel om gevoelig te zijn voor de externe informatie en het detectievermogen. Wanneer de optische vezel wordt gebruikt als een gevoelige component, wanneer gemeten in de optische vezel, zullen de kenmerken van de intensiteit, fase, frequentie of polarisatietoestand van het licht veranderen. De functie van modulatie wordt gerealiseerd. Vervolgens wordt het te meten signaal verkregen door het gemoduleerde signaal te demoduleren. In dit soort sensor speelt de optische vezel niet alleen de rol van lichttransmissie, maar ook de rol van "zin".
Niet-functionele sensoren gebruiken andere gevoelige componenten om de gemeten veranderingen waar te nemen. De optische vezel fungeert alleen als transmissiemedium voor informatie, dat wil zeggen dat de optische vezel alleen dient als lichtgeleider [3]. Vergeleken met traditionele elektrische sensoren hebben glasvezelsensoren een sterk anti-elektromagnetisch interferentievermogen, goede elektrische isolatie en hoge gevoeligheid, dus worden ze veel gebruikt op verschillende gebieden, zoals milieu, bruggen, dammen, olievelden, klinische medische testen en voedselveiligheid. Testen en andere gebieden.
1.2 Ontwikkelingsstatus van glasvezelsensoren
Sinds de geboorte van de vezelsensor zijn de superioriteit en brede toepassing nauwlettend in de gaten gehouden en zeer gewaardeerd door alle landen ter wereld, en is er actief onderzoek naar gedaan en ontwikkeld. Op dit moment zijn glasvezelsensoren gemeten voor meer dan 70 fysieke grootheden zoals verplaatsing, druk, temperatuur, snelheid, trillingen, vloeistofniveau en hoek. Sommige landen, zoals de Verenigde Staten, Groot-Brittannië, Duitsland en Japan, hebben zich gericht op zes aspecten van glasvezelsensorsystemen, moderne digitale vezelcontrolesystemen, glasvezelgyro's, bewaking van nucleaire straling, bewaking van vliegtuigmotoren en civiele programma's, en hebben bepaalde prestaties.
Het onderzoekswerk van glasvezelsensoren in China begon in 1983. Het onderzoek naar glasvezelsensoren door sommige universiteiten, onderzoeksinstituten en bedrijven heeft geleid tot de snelle ontwikkeling van glasvezeldetectietechnologie. Op 7 mei 2010 meldde People's Daily dat de "continu gedistribueerde optische vezeldetectietechnologie op basis van het Brillouin-effect", uitgevonden door Zhang Xuping, een professor aan de School of Engineering and Management van Nanjing University, geslaagd was voor de deskundige beoordeling georganiseerd door het Ministerie van Onderwijs. De beoordelingsdeskundigengroep is unaniem van mening dat deze technologie een sterke innovatie heeft, een aantal onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten bezit, het binnenlandse leidende niveau en het internationale geavanceerde niveau in technologie heeft bereikt, en een goed toepassingsperspectief heeft. De essentie van deze technologie is het gebruik van het concept van het internet der dingen, dat het gat in het internet der dingen in China opvult.
2 De basisprincipes van het internet der dingen
Het concept van het internet der dingen werd in 1999 voorgesteld en de Engelse naam is "The Internet of Things", wat "het netwerk van verbonden dingen" is. Het Internet of Things is gebaseerd op internet en maakt gebruik van informatietechnologie zoals RFID-technologie (radiofrequentie-identificatie), infraroodsensoren, global positioning-systemen en laserscanners om items met internet te verbinden om informatie-uitwisseling en communicatie te realiseren. Een netwerk dat lokaliseert, op intelligente wijze identificeert, volgt, bewaakt en beheert. De technische architectuur van het Internet of Things bestaat uit drie niveaus: de perceptielaag, de netwerklaag en de applicatielaag.
