1960 yılında lazer ışığı icat edildi ve lazerlerin icadından sonra araştırmacılar, optik fiber iletişim sistemlerinin algılama, veri iletişimi ve diğer birçok uygulama için uygulamalarını incelemeye ilgi gösterdiler. Daha sonra fiber optik iletişim sistemi gigabit ve gigabitlerin ötesinde veri iletimi için nihai seçim haline geldi. Bu tip fiber optik iletişim, uzun mesafeli bir iletişim veya bilgisayar ağları veya LAN'lar üzerinden veri, ses, telemetri ve video iletmek için kullanılır. Bu teknoloji, elektronik sinyalleri ışığa dönüştürerek verileri bir fiber üzerinden iletmek için bir ışık dalgası kullanır. Bu teknolojinin mükemmel karakteristik özelliklerinden bazıları hafiflik, düşük zayıflama, daha küçük çap, uzun mesafe sinyal iletimi, iletim güvenliği ve benzerlerini içerir.
Fiber Optik Sensörler
Önemli ölçüde, telekomünikasyon teknolojisi fiber optik teknolojisindeki son gelişmeleri değiştirdi. Son devrim, tasarımcıların üretken sonuçlarını birleştirmesi olarak ortaya çıktı. optoelektronik cihazlar fiber optik sensörler oluşturmak için fiber optik telekomünikasyon cihazları ile. Bu cihazlarla ilişkili bileşenlerin çoğu, genellikle fiber optik sensör uygulamaları için geliştirilmiştir. Geleneksel sensör yerine fiber optik sensörlerin yeteneği artmıştır.
Fiber Optik Sensörler
Fiber optik sensörler olarak da adlandırılan fiber optik sensörler, fiber optik veya algılama elemanı kullanır. Bu sensörler, kimyasal türlerin sıcaklık, basınç, titreşimler, yer değiştirmeleri, dönüşleri veya konsantrasyonu gibi bazı miktarları algılamak için kullanılır. Fiberlerin uzaktan algılama alanında çok fazla kullanımı vardır çünkü uzak bir yerde elektrik enerjisine ihtiyaç duymazlar ve küçük boyutları vardır.
Fiber optik sensörler, gürültü, yüksek titreşim, aşırı sıcaklık, ıslak ve dengesiz ortamlar gibi hassas olmayan koşullar için üstündür. Bu sensörler, küçük alanlara kolayca sığabilir ve esnek liflere ihtiyaç duyulan her yerde doğru şekilde konumlandırılabilir. Dalgaboyu kayması, bir cihaz, optik frekans etki alanı yansıtıcı ölçüm cihazı kullanılarak hesaplanabilir. Fiber optik sensörlerin zaman gecikmesine, optik zaman alanlı Reflektometre gibi bir cihaz kullanılarak karar verilebilir.
Fiber Optik Sensörün Blok Şeması
Fiber optik sensörün genel blok şeması yukarıda gösterilmiştir. Blok diyagram, optik kaynaktan ( Işık Yayan Diyot , LAZER ve Lazer diyot), optik fiber, algılama elemanı, optik dedektör ve son işlem cihazları (optik spektrum analizörü, osiloskop). Bu sensörler, çalışma prensiplerine, sensör konumuna ve uygulamaya göre üç kategoriye ayrılır.
Fiber Optik Sensör Sistemleri Türleri
Bu sensörler aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir ve açıklanabilir:
1. Sensör konumuna bağlı olarak, fiber optik sensörler iki tipte sınıflandırılır:
- İçsel Fiber Optik Sensörler
- Dış Fiber Optik Sensör
İçsel Tip Fiber Optik Sensörler
Bu tip sensörlerde algılama, fiberin içinde gerçekleşir. Sensörler, çevresel bir eylemi bir çevre eylemine dönüştürmek için optik fiberin özelliklerine bağlıdır. modülasyon içinden geçen ışık demeti. Burada ışık sinyalinin fiziksel özelliklerinden biri frekans, faz, polarizasyon yoğunluğu şeklinde olabilir. Dahili fiber optik sensörün en kullanışlı özelliği, uzun menzilli mesafelerde dağıtılmış algılama sağlamasıdır. İç fiber optik sensörün temel konsepti aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
İçsel Tip Fiber Optik Sensörler
Ekstrinsik Tip Fiber optik Sensörler
Dışsal tip fiber optik sensörlerde, fiber bir kara kutuya giden yolu gösteren bilgi taşıyıcıları olarak kullanılabilir. Kara kutuya gelen bilgiye bağlı olarak bir ışık sinyali üretir. Kara kutu aynalardan yapılmış olabilir,gaz veya optik bir sinyal oluşturan diğer mekanizmalar. Bu sensörler dönüşü, titreşim hızını, yer değiştirmeyi, bükülmeyi, torku ve ivmeyi ölçmek için kullanılır. Büyük bu sensörlerin faydası başka türlü ulaşılamayan yerlere ulaşma yetenekleridir.
Ekstrinsik Tip Fiber optik Sensörler
Bu sensörün en iyi örneği, motorun dışında bulunan bir radyasyon pirometresine bir radyasyon iletmek için bir fiber kullanan uçak jet motorunun iç sıcaklık ölçümüdür. Aynı şekilde, bu sensörler aynı zamanda iç sıcaklığın ölçülmesi için de kullanılabilir. transformatörler . Bu sensörler, gürültü bozulmasına karşı ölçüm sinyalleri için mükemmel koruma sağlar. Aşağıdaki şekil, harici fiber optik sensörün temel konseptini göstermektedir.
2. Çalışma prensiplerine bağlı olarak, fiber optik sensörler üç tipte sınıflandırılır:
- Yoğunluğa dayalı
- Faz bazlı
- Polarizasyon tabanlı
Yoğunluk bazlı Fiber Optik Sensör
Yoğunluk bazlı fiber optik sensörler daha fazla ışık gerektirir ve bu sensörler çok modlu büyük bir çekirdek fiber kullanır. Gösterilen şekil, ışık yoğunluğunun bir algılama parametresi olarak nasıl çalıştığı ve bu düzenlemenin fiberi nasıl çalıştırdığı hakkında bir fikir verir. Titreşim sensörü. Bir titreşim olduğunda, bir uçtan diğer uca yerleştirilen ışıkta bir değişiklik olacak ve bu, titreşim genliğini ölçmek için zeka yapacaktır.
Yoğunluk bazlı Fiber Optik Sensör
Şekilde, daha yakın fiber optik ve titreşim sensörü, sonraki bölümlerdeki ışık yoğunluğuna bağlıdır. Bu sensörlerin, çevrede meydana gelmeyen sistemdeki değişken kayıplardan dolayı birçok sınırlaması vardır. Bu değişken kayıplar, eklemeler nedeniyle kayıpları, mikro ve makro bükülme kayıplarını, eklemlerdeki bağlantılardan kaynaklanan kayıpları, vb.
Bu fiber optik sensörlerin avantajları arasında düşük maliyet, gerçek dağıtılmış sensörler olarak çalışabilme yeteneği, uygulaması çok basit, çoklama olasılığı vb. Yer alır. Dezavantajlar arasında ışık yoğunluğundaki değişiklikler ve göreceli ölçümler vb. Yer alır.
Polarizasyon tabanlı Fiber Optik Sensör
Polarizasyon tabanlı optik fiberler, belirli bir sensör sınıfı için önemlidir. Bu özellik, çeşitli harici değişkenler tarafından basitçe değiştirilebilir ve bu nedenle bunlar sensör türleri bir dizi parametrenin ölçümü için kullanılabilir.Kesin polarizasyon özellikleri ile özel lifler ve diğer bileşenler geliştirilmiştir. Genel olarak, bunlar çeşitli ölçümlerde, iletişim ve sinyal işleme uygulamalarında kullanılır.
Polarizasyon tabanlı Fiber Optik Sensör
Polarizasyon tabanlı fiber optik sensör için optik kurulum yukarıda gösterilmiştir. Işık kaynağından gelen ışığın bir polarizör aracılığıyla polarize edilmesiyle şekillendirilir. Polarize ışık, çift kırılımlı polarizasyon koruyucu fiber uzunluğunun seçilen eksenlerine 45o'de başlatılır. Lifin bu bölümü algılama lifi olarak görev yapar. Daha sonra, iki polarizasyon durumu arasındaki faz farkı, stres veya gerinim gibi herhangi bir dış rahatsızlık altında değiştirilir. Daha sonra, harici parazitlere göre çıkış polarizasyonu değiştirilerek fiberin bir sonraki ucundaki çıkış polarizasyon durumu dikkate alınarak harici parazitler tespit edilebilir.
Faz bazlı Fiber Optik Sensör
Bu tip sensörler, sinyalin faz bazlı fiber optik sensör tarafından gözlemlendiği bilgi sinyali üzerindeki verici ışığını değiştirmek için kullanılır. Bir ışık huzmesi interferometreden geçirildiğinde, ışık iki ışına ayrılır.Burada bir ışın algılama ortamına maruz kalır ve diğer ışın, referans olarak kullanılan algılama ortamından izole edilir. Ayrılan iki kiriş yeniden birleştirildiğinde, birbirleriyle yoluna girerler. En yaygın olarak kullanılan interferometreler Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, grating ve polarimetrik interferometrelerdir. Burada Mach Zehnder ve Michelson interferometreleri aşağıda gösterilmektedir.
Faz bazlı Fiber Optik Sensör
İşte iki interferometre arasındaki farklılıklar ve benzerlikler. Benzerlikler açısından, Michelson İnterferometrenin sıklıkla katlanmış Mach Zehnder interferometresi olduğu düşünülmektedir. Michelson interferometrenin konfigürasyonu yalnızca bir fiber optik bağlayıcı gerektirir. Işık algılama ve referans fiberlerden iki kez geçtiğinden, fiberin birim uzunluğu başına optik faz kayması iki katına çıkar. Bu nedenle, Michelson kesinlikle daha iyi bir hassasiyete sahip. Michelson'un bir diğer açık avantajı, sensörün kaynak ve kaynak detektör modülü arasında sadece tek bir fiber ile sorgulanabilmesidir. Ancak Michelson interferometre için kaliteli bir yansıma aynası gereklidir.
3. Uygulamaya bağlı olarak, fiber optik sensörler aşağıdaki gibi üç tipte sınıflandırılır:
- Kimyasal Sensör
- Fiziksel Sensör
- Bio Tıbbi Sensör
Kimyasal Sensör
Kimyasal sensör, kimyasal bilgileri belirli bir kimyasal türün konsantrasyonuyla ilişkili ölçülebilir bir fiziksel sinyal biçiminde dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır.Kimyasal sensör, bir analizörün önemli bir bileşenidir ve aşağıdakileri gerçekleştiren bazı cihazları içerebilir işlevler: sinyal işleme, örnekleme ve veri işleme. Bir analizör, otomatik bir sistemin önemli bir parçası olabilir.
Kimyasal Sensör
Analizörün bir örnekleme planına göre zamanın bir fonksiyonu olarak çalışması bir monitör görevi görür. Bu sensörler iki işlevsel birim içerir: bir alıcı ve bir dönüştürücü. Reseptör kısmında kimyasal bilgiler transdüser tarafından ölçülebilen bir enerjiye dönüştürülür, transdüser kısmında ise kimyasal bilgiler analitik sinyale dönüştürülür ve hassasiyet göstermez.
Fiziksel Sensör
Fiziksel sensör, fiziksel etkiye ve doğaya göre yapılmış bir cihazdır. Bu sensörler, sistemin fiziksel bir özelliği hakkında bilgi sağlamak için kullanılır. Bu tür sensörler çoğunlukla fotoelektrik sensörler gibi sensörlerle belirtilir. piezoelektrik sensörler , metal direnç gerinim sensörleri ve yarı iletken piezo dirençli sensörler.
Bio Tıbbi Sensör
Biyomedikal sensör, biyomedikal alanlardaki çeşitli elektriksel olmayan miktarları kolayca tespit edilebilir elektriksel miktarlara aktarmak için kullanılan elektronik bir cihazdır. Bu nedenle bu sensörler sağlık hizmetleri analizine dahil edilir. Bu algılama teknolojisi, insan patolojik ve fizyolojik bilgilerini toplamanın anahtarıdır.
Bio Tıbbi Sensör
Fiber Optik Sensörlerin Uygulamaları
Fiber optik sensörler, aşağıdakiler gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır:
- Sıcaklık, yer değiştirme gibi fiziksel özelliklerin ölçülmesi,herhangi bir boyut veya herhangi bir şekle sahip yapılarda hız, gerinim.
- Gerçek zamanlı olarak, sağlığın fiziksel yapısını izleme.
- Binalar ve köprüler, tüneller,Barajlar, miras yapıları.
- Gece görüş kamerası, elektronik güvenlik sistemleri , Araçların kısmi deşarj tespiti ve tekerlek yüklerinin ölçülmesi.
Böylece, genel bir bakış fiber optik sensörler ve uygulamalar tartışıldı. Uzun mesafeli iletişim için fiber optik sensör kullanmanın küçük boyutu, hafifliği, kompaktlığı, yüksek hassasiyeti, geniş bant genişliği vb. Gibi birçok avantajı vardır. Tüm bu özellikler, fiber optiğin bir sensör olarak en iyi şekilde kullanılmasını sağlar. Bunun dışında bu konuyla ilgili herhangi bir yardım için veya sensör tabanlı proje fikirleri aşağıdaki yorum bölümüne yorum yazarak bizimle iletişime geçebilirsiniz.
Fotoğrafa katkı verenler:
- Fiber Optik Sensör Automationdirect
- Kimyasal Sensör öfke.
- Bio Medical Sensor by imimg
