Wat is een glasvezel sensor?
Een vezeloptische sensor is een technologie die licht gebruikt voor het uitvoeren van analyses van fysieke eigenschappen in teledetectietoepassingen. Intrinsieke sensoren gebruiken de optische vezel zelf als het detectie-element, terwijl extrinsieke sensoren glasvezelkabels gebruiken om lichtinformatie van een externe sensor naar elektronische processors te verzenden. Licht kan worden gebruikt om veranderingen in vele fysische en chemische materiaaleigenschappen te detecteren om factoren zoals temperatuur, druk of trillingen te analyseren. Deze sensoren werken in verschillende industriële en wetenschappelijke contexten, zoals metingen in boorputten van oliebronnen of als hydrofoons voor sonar- en seismische toepassingen. Lichtgewicht glasvezel heeft vele inherente voordelen ten opzichte van voorgaande technologieën, waaronder kleine, lichtgewicht afmetingen, elektromagnetische weerstand, duurzaamheid en onmiddellijke en nauwkeurige overdracht van informatie.
Optische vezels geleiden licht van bronnen zoals lasers of lichtemitterende diodes (LED) door cilindrische diëlektrische golfgeleiders. Deze vezels laten licht reflecteren in een golfvorm met minimaal verlies over zelfs grote afstanden. De vezel is gemaakt van een diëlektrische kern omgeven door een bekledingslaag en bedekt met een mantel; deze vezels kunnen worden gebundeld in dikkere kabels. Een vezeloptische sensor biedt robuuste prestaties in extreme omstandigheden die directe observatie verbieden; deze kunnen gevaarlijke en afgelegen gebieden omvatten, zoals in motoren of explosieve en corrosieve omgevingen.
Intrinsieke sensoren kunnen de materiaalstroom meten door openingen van maximaal een meter in het lichtpad. Dit materiaal brengt bepaalde wijzigingen aan in de kwaliteit van het licht, die vervolgens essentiële informatie voor analyse kunnen onthullen. Variaties in optische weglengte laten metingen toe van intensiteit, polarisatie, fase en andere golflengtekenmerken van licht. De vezeloptische sensor verspreidt de gemoduleerde omgevingseffecten met behulp van lichtbronnen en detectoren. Extra metingen zoals spanning, temperatuur en viscositeit zijn mogelijk.
Optische en elektronische sensoren kunnen ook optische vezels gebruiken om informatie naar elektronische processors te brengen. Deze sensoren van het extrinsieke type kunnen specifiek zijn ontworpen voor bepaalde barre omstandigheden: bijvoorbeeld het lezen van temperaturen in straalmotoren en transformatoren, waar hitte of elektromagnetische velden andere meetmethoden verbieden. Een extrinsieke vezeloptische sensor gebruikt typisch een multimode vezel die meerdere golflengtes of lichtstralen mogelijk maakt voor meer complexe informatieoverdracht. Informatie van een elektronische sensor wordt omgezet via een optische zender en via optische lijnen naar zijn bestemmingsbasis overgedragen.
Het eenvoudigste type glasvezelsensor staat bekend als het intensieve type; het meet intensiteitsmodulatie. Spectrale sensoren meten licht gemoduleerd door een omgevingseffect en worden gebruikt om informatie vast te leggen met betrekking tot lichteigenschappen zoals straling, fluorescentie en absorptie. Interferometrische sensoren werken als solid-state glasvezelgyros in de ruimtevaart, navigatie en mijnbouw. Het medische veld maakt gebruik van optische vezelsensoren om bloedgas en doseringsinformatie te verkrijgen; deze passieve sensoren zijn goedkoop, massaproductie en lijken geen nadelige gevolgen voor patiënten te hebben. Slimme glasvezelstructuren zijn ingebed in gefabriceerde materialen en grootschalige structuren zoals bruggen en dammen; er worden nog steeds applicaties ontwikkeld voor bestaande en nieuwe technologieën.