Hva er en fiberoptisk sensor?

En fiberoptisk sensor er en teknologi som bruker lys for å utføre analyser av fysiske egenskaper i fjernmålerapplikasjoner. Intrinsiske sensorer bruker selve den optiske fiberen som sansingselement, mens ekstrinsic sensorer bruker fiberoptiske kabler for å overføre lysinformasjon fra en ekstern sensor til elektroniske prosessorer. Lys kan brukes til å oppdage endringer i mange fysiske og kjemiske materialegenskaper for å analysere faktorer som temperatur, trykk eller vibrasjon. Disse sensorene fungerer i forskjellige industrielle og vitenskapelige sammenhenger, for eksempel måling av borehull av oljebrønner eller som hydrofoner for ekkolodd og seismiske applikasjoner. Lett fiberoptikk har mange iboende fordeler fremfor foregående teknologier, inkludert små, lette størrelser, elektromagnetisk motstand, holdbarhet og øyeblikkelig og nøyaktig overføring av informasjon.

Optiske fibre leder lys fra kilder som lasere eller lysemitterende dioder (LED) gjennom sylindriske dielektriske bølgeledere. Disse fibrene lar lys reflektere i en bølgeform med minimalt tap over selv store avstander. Fiberen er laget av en dielektrisk kjerne omgitt av et kledningslag og belagt av en kappe; disse fibrene kan være samlet i tykkere kabler. En fiberoptisk sensor gir robust ytelse under ekstreme forhold som forbyr direkte observasjon; disse kan omfatte farlige og avsidesliggende områder, for eksempel inne i motorer eller eksplosive og etsende miljøer.

Intrinsiske sensorer kan måle materialstrømmen gjennom hull på opptil en meter i lysbanen. Dette materialet gjør visse endringer i lysets kvalitet, som deretter kan avsløre viktig informasjon for analyse. Variasjoner i optisk banelengde tillater måling av lysets intensitet, polarisering, fase og andre bølgelengdeegenskaper. Den fiberoptiske sensoren forplanter de modulerte miljøeffektene ved hjelp av lyskilder og detektorer. Ytterligere avlesninger som belastning, temperatur og viskositet er mulig.

Optiske og elektroniske sensorer kan også bruke optiske fibre til å frakte informasjon til elektroniske prosessorer. Disse sensorene av ekstrinsik type kan være spesielt utviklet for visse tøffe forhold: for eksempel avlesningstemperaturer i jetmotorer og transformatorer, der varme eller elektromagnetiske felt forbyr andre målemetoder. En ekstrinsik fiberoptisk sensor bruker typisk en multimode fiber som kan tillate flere bølgelengder, eller lysstråler, for mer kompleks informasjonsoverføring. Informasjon fra en elektronisk sensor konverteres gjennom en optisk sender og føres over optiske linjer til destinasjonsbasen.

Den enkleste typen fiberoptisk sensor er kjent som den intensive typen; den måler intensitetsmodulering. Spektrale sensorer måler lys som er modulert av en miljøeffekt og brukes til å fange informasjon relatert til lysegenskaper som stråling, fluorescens og absorpsjon. Interferometriske sensorer fungerer som faststoff fiberoptiske gyroer i romfart, navigasjon og gruvedrift. Det medisinske feltet bruker fiberoptiske sensorer for å få informasjon om blodgass og dosering; Disse passive sensorene er masseproduserte til lave kostnader og ser ikke ut til å ha noen dårlige effekter for pasienter. Fiberoptiske smarte strukturer er innebygd i produserte materialer og storskala strukturer som broer og demninger; applikasjoner fortsetter å bli utviklet for eksisterende og nye teknologier.