Co je to optický senzor?
Vláknový optický senzor je technologie, která používá světlo k provádění analýz fyzikálních vlastností v aplikacích pro dálkové snímání. Vnitřní senzory používají jako snímací prvek samotné optické vlákno, zatímco vnější senzory používají kabely s optickými vlákny k přenosu informací o světle ze vzdáleného senzoru do elektronických procesorů. Světlo lze použít k detekci změn mnoha fyzikálních a chemických vlastností materiálů k analýze faktorů, jako je teplota, tlak nebo vibrace. Tyto senzory pracují v různých průmyslových a vědeckých kontextech, jako je měření vrtu ropných vrtů nebo jako hydrofony pro sonarové a seismické aplikace. Lehká vláknová optika má oproti předchozím technologiím mnoho podstatných výhod, včetně malých, lehkých velikostí, elektromagnetického odporu, trvanlivosti a okamžitého a přesného přenosu informací.
Optická vlákna vedou světlo ze zdrojů, jako jsou lasery nebo diody emitující světlo (LED), přes válcové dielektrické vlnovody. Tato vlákna umožňují odraz světla ve tvaru vlny s minimální ztrátou i na velké vzdálenosti. Vlákno je vyrobeno z dielektrického jádra obklopeného vrstvou pláště a potažené pláštěm; tato vlákna mohou být svázána dohromady do silnějších kabelů. Optický senzor poskytuje robustní výkon v extrémních podmínkách, které zakazují přímé pozorování; mohou zahrnovat nebezpečné a vzdálené oblasti, jako jsou vnitřní motory nebo výbušné a korozivní prostředí.
Vnitřní senzory mohou měřit tok materiálu skrz mezery až jeden metr ve světelné dráze. Tento materiál provádí určité změny v kvalitě světla, které pak mohou odhalit důležité informace pro analýzu. Změny v délce optické dráhy umožňují měření intenzity, polarizace, fáze a dalších vlnových délek světla. Optický senzor šíří modulované efekty prostředí pomocí světelných zdrojů a detektorů. Jsou možné další hodnoty, jako je napětí, teplota a viskozita.
Optické a elektronické senzory mohou také používat optická vlákna k přenosu informací k elektronickým procesorům. Tyto snímače vnějšího typu mohou být speciálně navrženy pro určité drsné podmínky: například teploty odečtu uvnitř proudových motorů a transformátorů, kde tepelná nebo elektromagnetická pole zakazují jiné metody měření. Vnější senzor s optickými vlákny obvykle používá multimodové vlákno, které umožňuje více vlnových délek nebo světelných paprsků pro složitější přenos informací. Informace z elektronického senzoru jsou převáděny optickým vysílačem a přenášeny optickými linkami do cílové základny.
Nejjednodušší typ vlákna-optický senzor je známý jako intenzivní typ; měří modulaci intenzity. Spektrální senzory měří světlo modulované účinkem prostředí a používají se ke snímání informací týkajících se vlastností světla, jako je záření, fluorescence a absorpce. Interferometrické senzory fungují jako pevné gyroskopy z optických vláken v letectví, navigaci a těžbě. Lékařské pole využívá senzory s optickými vlákny k získání krevního plynu a informací o dávkování; tyto pasivní senzory jsou levné, hromadně vyráběné a zdá se, že nepředstavují pro pacienty žádné škodlivé účinky. Fiber-optické inteligentní struktury jsou zabudovány do vyráběných materiálů a rozsáhlých struktur, jako jsou mosty a hráze; aplikace se nadále vyvíjejí pro stávající a nové technologie.