Vad är en fiberoptisk sensor?
En fiberoptisk sensor är en teknik som använder ljus för att göra analyser av fysiska egenskaper i fjärravkänningsapplikationer. Intrinsiska sensorer använder själva den optiska fibern som avkänningselement, medan extrinsiska sensorer använder fiberoptiska kablar för att överföra ljusinformation från en fjärrsensor till elektroniska processorer. Ljus kan användas för att upptäcka förändringar i många fysikaliska och kemiska materialegenskaper för att analysera faktorer som temperatur, tryck eller vibration. Dessa sensorer fungerar i olika industriella och vetenskapliga sammanhang, till exempel mätning av hål i oljebrunnar eller som hydrofoner för ekolod och seismik. Lätt fiberoptik har många inneboende fördelar jämfört med föregående teknik, inklusive små, lätta storlekar, elektromagnetisk motstånd, hållbarhet och omedelbar och exakt överföring av information.
Optiska fibrer leder ljus från källor som lasrar eller ljusemitterande dioder (LED) genom cylindriska dielektriska vågledare. Dessa fibrer tillåter ljus att reflektera i en vågform med minimal förlust över även stora avstånd. Fiberen är gjord av en dielektrisk kärna omgiven av ett beklädnadsskikt och belagd med en mantel; dessa fibrer kan vara bundna i tjockare kablar. En fiberoptisk sensor ger robust prestanda under extrema förhållanden som förbjuder direkt observation; dessa kan inkludera farliga och avlägsna områden som inuti motorer eller explosiva och frätande miljöer.
Intrinsiska sensorer kan mäta materialflödet genom mellanrum på upp till en meter i ljusbanan. Detta material gör vissa förändringar i ljusets kvalitet, som sedan kan avslöja viktig information för analys. Variationer i optisk väglängd möjliggör mätningar av ljusets intensitet, polarisering, fas och andra våglängdsegenskaper. Den fiberoptiska sensorn sprider de modulerade miljöeffekterna med hjälp av ljuskällor och detektorer. Ytterligare avläsningar såsom belastning, temperatur och viskositet är möjliga.
Optiska och elektroniska sensorer kan också använda optiska fibrer för att transportera information till elektroniska processorer. Dessa sensorer av extrinsik typ kan vara specifikt utformade för vissa hårda förhållanden: till exempel läsningstemperaturer i jetmotorer och transformatorer, där värme eller elektromagnetiska fält förbjuder andra mätmetoder. En extrinsik fiberoptisk sensor använder vanligtvis en multimodfiber som kan tillåta flera våglängder eller ljusstrålar för mer komplex informationsöverföring. Information från en elektronisk sensor omvandlas via en optisk sändare och överförs optiska linjer till dess destinationsbas.
Den enklaste typen av fiberoptisk sensor är känd som den intensiva typen; den mäter intensitetsmodulering. Spektrala sensorer mäter ljus modulerat med en miljöeffekt och används för att fånga information som rör ljusegenskaper som strålning, fluorescens och absorption. Interferometriska sensorer fungerar som fast-optiska gyros i flyg-, navigations- och gruvdrift. Det medicinska området använder fiberoptiska sensorer för att få information om blodgas och dosering; dessa passiva sensorer är billiga, massproducerade och verkar inte ge några negativa effekter för patienter. Fiberoptiska smarta strukturer är inbäddade i tillverkade material och storskaliga strukturer som broar och dammar. applikationer fortsätter att utvecklas för befintlig och ny teknik.