光ファイバーセンサーとは何ですか？

光ファイバセンサは、リモートセンシングアプリケーションで光を使用して物理的特性の分析を行う技術です。 組み込みセンサーは光ファイバー自体をセンシング要素として使用し、外部センサーは光ファイバーケーブルを使用して、リモートセンサーから電子プロセッサに光情報を送信します。 光を使用して、多くの物理的および化学的材料特性の変化を検出し、温度、圧力、振動などの要因を分析できます。 これらのセンサーは、油井のダウンホール測定や、ソナーや地震の用途向けのハイドロホンなど、さまざまな産業および科学のコンテキストで機能します。 軽量光ファイバーは、小型軽量サイズ、耐電磁性、耐久性、情報の瞬時かつ正確な送信など、従来の技術に比べて多くの固有の利点を持っています。

光ファイバーは、レーザーや発光ダイオード（LED）などの光源からの光を、円筒形の誘電体導波路を通して導きます。 これらのファイバーは、長距離でも損失を最小限に抑えながら、光を波形で反射します。 ファイバは、クラッド層で囲まれ、ジャケットでコーティングされた誘電体コアで構成されています。 これらのファイバは、より太いケーブルにまとめられます。 光ファイバーセンサーは、直接観察ができない極端な条件で堅牢な性能を提供します。 これらには、エンジン内部や爆発性および腐食性の環境などの危険な遠隔地が含まれます。

組み込みセンサーは、光路の最大1メートルの隙間を通る材料の流れを測定する場合があります。 この材料は、光の品質に特定の変更を加え、分析のための重要な情報を明らかにすることができます。 光路長の変動により、光の強度、偏光、位相、その他の波長特性を測定できます。 光ファイバーセンサーは、光源と検出器を使用して変調された環境効果を伝播します。 ひずみ、温度、粘度などの追加の読み取り値が可能です。

光学および電子センサーは、光ファイバーを使用して情報を電子プロセッサーに伝えることもできます。 これらの外部タイプのセンサーは、特定の過酷な条件向けに特別に設計されている場合があります。たとえば、ジェットエンジンや変圧器内の温度を読み取る場合です。 外部光ファイバセンサーは通常、より複雑な情報伝送のために、複数の波長または光ビームを許可できるマルチモードファイバを使用します。 電子センサーからの情報は、光トランスミッターを介して変換され、光回線を介して宛先ベースに運ばれます。

最も単純なタイプの光ファイバーセンサーは、集中型として知られています。 強度変調を測定します。 スペクトルセンサーは、環境効果によって変調された光を測定し、放射、蛍光、吸収などの光特性に関する情報をキャプチャするために使用されます。 干渉センサーは、航空宇宙、航法、および鉱業における固体光ファイバジャイロとして機能します。 医療分野では光ファイバーセンサーを使用して、血液ガスと投与量の情報を取得しています。 これらの受動センサーは低コストで大量生産されており、患者に悪影響を与えないようです。 光ファイバスマート構造は、製造された材料や、橋やダムなどの大規模構造に組み込まれています。 アプリケーションは、既存および新規のテクノロジー向けに引き続き開発されます。