Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Волоконно-оптичний датчик — датчик, який використовує оптичне волокно або як чутливий елемент («внутрішні датчики»), або як засіб ретрансляції сигналів від віддаленого датчика до електронного блоку, який обробляє сигнали («зовнішні датчики»). Існує багато способів використання волокна для дистанційного зондування. Залежно від необхідності, такі датчики використовуються через їх невеликий розмір, або тому, що вони не потребують електричної напруги у віддаленому місці, або тому, що багато датчиків можуть бути мультиплексовані по довжині волокна з використанням світла з різною довжиною хвилі для кожного датчика, або вимірюючи час затримки, за який світло проходить уздовж волокна через кожен датчик. Час затримки може бути визначено з використанням таких пристроїв, як оптичний часовий рефлектометр.
Внутрішні датчики
Оптичні волокна можуть бути використані як датчики для вимірювання напруги, температури, тиску та інших величин, змінюючи волокно таким чином, що вимірювана величина буде визначатися змінами інтенсивності, фази, поляризації, довжини хвилі або часу проходження світла в волокні. Датчики, які реагують на зміну інтенсивнсті світла, є простими, бо мають тільки простє джерело сигналу та відповідний приймач. Дуже корисна особливість внутрішніх волоконно-оптичних датників полягає в тому, що вони можуть, за необхідності, забезпечувати розподілене зондування на дуже великих відстанях.
Температура може бути виміряна за дуже низькими втратами або на основі аналізу комбінаційного розсіювання світла в оптичному волокні. Електрична напруга може детектуватися за допомогою нелінійно-оптичних ефектів у особливим чином легованому волокні, які змінюють поляризацію світла залежно від напруги або електричного поля. Датчики вимірювання кута можуть бути засновані на ефекті Саньяка.
Спеціальні волокна, такі як довгоперіодні волоконні решітки, можуть бути використані для визначення напрямку. Photonics Research Group з Університету Астона у Великій Британії має ряд публікацій з застосування датчика вектора згину.
Оптичні волокна використовуються також як гідрофон для сейсмічних і гідролокаційних пристроїв. На волоконно-оптичному кабелі було розроблено гідрофонні системи з більш ніж стома датчиками. Гідрофонні сенсорні системи використовують у нафтовій промисловості настільки ж успішно, як і у військово-морських силах декількох країн. Гідрофонні масиви можуть монтуватися на дно корабля або буксируватися системами "стример". Німецька компанія Sennheiser розробила лазерний мікрофон для використання в оптичних волокнах.
Волоконно-оптичний мікрофон та навушники для роботи з волоконно-оптичним середовищем передачі даних корисні в районах з сильними електричними або магнітними полями. Вони використовуються, наприклад, для зв'язку між групою людей, які працюють із пацієнтом у машині магнітно-резонансної томографії (МРТ) під час МРТ-керованої операції.
Волоконно-оптичні датчики температури і тиску було розроблено для свердловинних вимірювань у нафтових свердловинах. Волоконно-оптичний датник добре підходить для цього середовища, бо він функціонує за дуже високих температур, коли не можуть функціонувати напівпровідникові сенсори «розподіленого вимірювання температури» (Distributed temperature sensing, DTS).
З оптичних волокон можуть бути зроблені інтерферометричні датчики, наприклад, волоконно-оптичний гіроскоп, який використовується в Boeing 767, в деяких моделях автомобілів (для навігації). Вони також використовуються для того, щоб зробити водневі датчики.
Волоконно-оптичні датчики було розроблено і для одночасного вимірювання температури і напруги з дуже високою точністю за допомогою волоконно-бреггівської решітки.. Це особливо корисно при отриманні інформації від невеликих складних структур. Розсіяння Бріллюена може бути використане для визначення напруги і температури на великих відстанях (20-30 км).
Інші приклади
Волоконно-оптичні датчики сталої та змінної напруги в середньому і високому діапазоні напруг (100—2000 В) можуть бути створені викликом помірної кількості Керр-нелінійності в одномодовому оптичному волокні, шляхом впливу зовнішнього електричного поля на волокно відповідної довжини..Методика вимірювань заснована на поляриметричному виявленні, що дозволяє досягати високої точності у несприятдивих промислових умовах.
Електромагнітні поля високої частоти (5 МГц, 1 ГГц), можуть бути виявлені за допомогою індукованих нелінійних ефектів у волокні з відповідною структурою. Використовувані волокна побудовані так, що Ефект Фарадея та ефект Керра є причиною значних змін фази в присутності зовнішнього поля. За відповідної конструкції датчика, цей тип волокна може бути використаний для вимірювання різних електричних і магнітних величин внутрішніх параметрів матеріалу самого волокна.
Електроенергія може бути виміряна в волокні за допомогою волоконного амперсенсора в поєднанні з належною обробкою сигналу в поляризаційній схемі виявлення. Експерименти були проведені за допомогою техніки.
Волоконно-оптичні датчики використовуються в електричних розподільних пристроях, щоб передати світло від електричної дуговоги в цифрові реле захисту для швидкого відключення вимикача для зменшення енергії в дузі розряду.
Зовнішні датчики
Зовнішні волоконно-оптичні датчики використовують волоконно-оптичний кабель, як правило, одне багатомодове оптичне волокно для передачі модульованого світла від кожного оптичного датчика або електронного датчика, підключених до оптичного кабелю — передавача. Основною перевагою зовнішніх датників є можливість використання їх у важкодосяжних місцях. Прикладом може слугувати вимірювання температури усередині реактивного двигуна літака, коли за допомогою волокон передається випромінювання до пірометра, що міститься за межами двигуна. Зовнішні датники можуть бути використані і для вимірювання внутрішньої температури електричного трансформатора, де через велике електромагнітне поле іншими засобами вимірювання цього зробити неможливо.
Зовнішні волоконно-оптичні датчики забезпечують чудовий захист вимірюваного сигналу від шуму. На жаль, багато звичайних датників виробляють електричний сигнал, який для роботи з волокном треба перетворювати в оптичний. Наприклад, у випадку платинових термометрів опору(ПТО), зміни температури будуть переведені на зміну опору. Тому ПТО повинні мати електроживлення. Модульований рівень напруги на виході ПТО може бути введений в світловід через звичайний тип передавача. Це ускладнює процес вимірювання і означає, що низьковольтні кабелі повинні прокладатися через перетворювач.
Зовнішні датчики використовують для вимірювання вібрації, обертання, переміщення, швидкості, прискорення, крутильного моменту і скручення.
Примітки
- Bend Sensors with Direction Recognition Based on Long-Period Gratings Written in D-Shaped Fiber by D. Zhao etc.
- Implementation of vectorial bend sensors using long-period gratings UV-inscribed in special shape fibres. Архів оригіналу за 21 липня 2013. Процитовано 27 березня 2012.
- Use of Dual-Grating Sensors Formed by Different Types of Fiber Bragg Gratings for Simultaneous Temperature and Strain Measurements.
- Case Study: Can You Hear Me Now?. . . с. 30—31. Архів оригіналу за 21 липня 2013. Процитовано 11 березня 2010.
- Sensornet. . Архів оригіналу (pdf) за 5 жовтня 2011. Процитовано 19 грудня 2008.
- Schlumberger. Wellwatcher DTS Fibre Optic Monitoring product sheet. Архів оригіналу (pdf) за 21 липня 2013. Процитовано 22 вересня 2010.
- Trpkovski, S.; Wade, S. A.; Baxter, G. W.; Collins, S. F. (2003). Dual temperature and strain sensor using a combined fiber Bragg grating and fluorescence intensity ratio technique in Er3+-doped fiber. Review of Scientific Instruments. 74 (5): 2880. doi:10.1063/1.1569406. Архів оригіналу за 20 липня 2012. Процитовано 4 липня 2008.
- Measures, Raymond M. (2001). Structural Monitoring with Fiber Optic Technology. San Diego, California, USA: Academic Press. с. Chapter 7. ISBN .
- Ghosh, S.K.; Sarkar, S.K.; Chakraborty, S. (2002). Design and development of a fiber optic intrinsic voltage sensor. Proceedings of the 12th IMEKO TC4 international symposium Part 2. Zagreb, Croatia: 415—419.
- Ghosh, S.K.; Sarkar, S.K.; Chakraborty, S.; Dan, S. (2006). High frequency electric field effect on plane of polarization in single mode optical fiber. Proceedings, Photonics 2006.[]
- Ghosh, S.K.; Sarkar, S.K.; Chakraborty, S. (2006). A proposal for single mode fiber optic watt measurement scheme. Journal of Optics (Calcutta). Optical Society of India. 35 (2): 118—124. ISSN 0972-8821.
- Zeller, M.; Scheer, G. (2008). Add Trip Security to Arc-Flash Detection for Safety and Reliability, Proceedings of the 35rd Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, WA. Архів оригіналу за 21 липня 2013. Процитовано 27 березня 2012.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Volokonno optichnij datchik datchik yakij vikoristovuye optichne volokno abo yak chutlivij element vnutrishni datchiki abo yak zasib retranslyaciyi signaliv vid viddalenogo datchika do elektronnogo bloku yakij obroblyaye signali zovnishni datchiki Isnuye bagato sposobiv vikoristannya volokna dlya distancijnogo zonduvannya Zalezhno vid neobhidnosti taki datchiki vikoristovuyutsya cherez yih nevelikij rozmir abo tomu sho voni ne potrebuyut elektrichnoyi naprugi u viddalenomu misci abo tomu sho bagato datchikiv mozhut buti multipleksovani po dovzhini volokna z vikoristannyam svitla z riznoyu dovzhinoyu hvili dlya kozhnogo datchika abo vimiryuyuchi chas zatrimki za yakij svitlo prohodit uzdovzh volokna cherez kozhen datchik Chas zatrimki mozhe buti viznacheno z vikoristannyam takih pristroyiv yak optichnij chasovij reflektometr Volokonno optichnij datchikVnutrishni datchikiOptichni volokna mozhut buti vikoristani yak datchiki dlya vimiryuvannya naprugi temperaturi tisku ta inshih velichin zminyuyuchi volokno takim chinom sho vimiryuvana velichina bude viznachatisya zminami intensivnosti fazi polyarizaciyi dovzhini hvili abo chasu prohodzhennya svitla v volokni Datchiki yaki reaguyut na zminu intensivnsti svitla ye prostimi bo mayut tilki prostye dzherelo signalu ta vidpovidnij prijmach Duzhe korisna osoblivist vnutrishnih volokonno optichnih datnikiv polyagaye v tomu sho voni mozhut za neobhidnosti zabezpechuvati rozpodilene zonduvannya na duzhe velikih vidstanyah Temperatura mozhe buti vimiryana za duzhe nizkimi vtratami abo na osnovi analizu kombinacijnogo rozsiyuvannya svitla v optichnomu volokni Elektrichna napruga mozhe detektuvatisya za dopomogoyu nelinijno optichnih efektiv u osoblivim chinom legovanomu volokni yaki zminyuyut polyarizaciyu svitla zalezhno vid naprugi abo elektrichnogo polya Datchiki vimiryuvannya kuta mozhut buti zasnovani na efekti Sanyaka Specialni volokna taki yak dovgoperiodni volokonni reshitki mozhut buti vikoristani dlya viznachennya napryamku Photonics Research Group z Universitetu Astona u Velikij Britaniyi maye ryad publikacij z zastosuvannya datchika vektora zginu Optichni volokna vikoristovuyutsya takozh yak gidrofon dlya sejsmichnih i gidrolokacijnih pristroyiv Na volokonno optichnomu kabeli bulo rozrobleno gidrofonni sistemi z bilsh nizh stoma datchikami Gidrofonni sensorni sistemi vikoristovuyut u naftovij promislovosti nastilki zh uspishno yak i u vijskovo morskih silah dekilkoh krayin Gidrofonni masivi mozhut montuvatisya na dno korablya abo buksiruvatisya sistemami strimer Nimecka kompaniya Sennheiser rozrobila lazernij mikrofon dlya vikoristannya v optichnih voloknah Volokonno optichnij mikrofon ta navushniki dlya roboti z volokonno optichnim seredovishem peredachi danih korisni v rajonah z silnimi elektrichnimi abo magnitnimi polyami Voni vikoristovuyutsya napriklad dlya zv yazku mizh grupoyu lyudej yaki pracyuyut iz paciyentom u mashini magnitno rezonansnoyi tomografiyi MRT pid chas MRT kerovanoyi operaciyi Volokonno optichni datchiki temperaturi i tisku bulo rozrobleno dlya sverdlovinnih vimiryuvan u naftovih sverdlovinah Volokonno optichnij datnik dobre pidhodit dlya cogo seredovisha bo vin funkcionuye za duzhe visokih temperatur koli ne mozhut funkcionuvati napivprovidnikovi sensori rozpodilenogo vimiryuvannya temperaturi Distributed temperature sensing DTS Z optichnih volokon mozhut buti zrobleni interferometrichni datchiki napriklad volokonno optichnij giroskop yakij vikoristovuyetsya v Boeing 767 v deyakih modelyah avtomobiliv dlya navigaciyi Voni takozh vikoristovuyutsya dlya togo shob zrobiti vodnevi datchiki Volokonno optichni datchiki bulo rozrobleno i dlya odnochasnogo vimiryuvannya temperaturi i naprugi z duzhe visokoyu tochnistyu za dopomogoyu volokonno breggivskoyi reshitki Ce osoblivo korisno pri otrimanni informaciyi vid nevelikih skladnih struktur Rozsiyannya Brillyuena mozhe buti vikoristane dlya viznachennya naprugi i temperaturi na velikih vidstanyah 20 30 km Inshi prikladi Volokonno optichni datchiki staloyi ta zminnoyi naprugi v serednomu i visokomu diapazoni naprug 100 2000 V mozhut buti stvoreni viklikom pomirnoyi kilkosti Kerr nelinijnosti v odnomodovomu optichnomu volokni shlyahom vplivu zovnishnogo elektrichnogo polya na volokno vidpovidnoyi dovzhini Metodika vimiryuvan zasnovana na polyarimetrichnomu viyavlenni sho dozvolyaye dosyagati visokoyi tochnosti u nespriyatdivih promislovih umovah Elektromagnitni polya visokoyi chastoti 5 MGc 1 GGc mozhut buti viyavleni za dopomogoyu indukovanih nelinijnih efektiv u volokni z vidpovidnoyu strukturoyu Vikoristovuvani volokna pobudovani tak sho Efekt Faradeya ta efekt Kerra ye prichinoyu znachnih zmin fazi v prisutnosti zovnishnogo polya Za vidpovidnoyi konstrukciyi datchika cej tip volokna mozhe buti vikoristanij dlya vimiryuvannya riznih elektrichnih i magnitnih velichin vnutrishnih parametriv materialu samogo volokna Elektroenergiya mozhe buti vimiryana v volokni za dopomogoyu volokonnogo ampersensora v poyednanni z nalezhnoyu obrobkoyu signalu v polyarizacijnij shemi viyavlennya Eksperimenti buli provedeni za dopomogoyu tehniki Volokonno optichni datchiki vikoristovuyutsya v elektrichnih rozpodilnih pristroyah shob peredati svitlo vid elektrichnoyi dugovogi v cifrovi rele zahistu dlya shvidkogo vidklyuchennya vimikacha dlya zmenshennya energiyi v duzi rozryadu Zovnishni datchikiZovnishni volokonno optichni datchiki vikoristovuyut volokonno optichnij kabel yak pravilo odne bagatomodove optichne volokno dlya peredachi modulovanogo svitla vid kozhnogo optichnogo datchika abo elektronnogo datchika pidklyuchenih do optichnogo kabelyu peredavacha Osnovnoyu perevagoyu zovnishnih datnikiv ye mozhlivist vikoristannya yih u vazhkodosyazhnih miscyah Prikladom mozhe sluguvati vimiryuvannya temperaturi useredini reaktivnogo dviguna litaka koli za dopomogoyu volokon peredayetsya viprominyuvannya do pirometra sho mistitsya za mezhami dviguna Zovnishni datniki mozhut buti vikoristani i dlya vimiryuvannya vnutrishnoyi temperaturi elektrichnogo transformatora de cherez velike elektromagnitne pole inshimi zasobami vimiryuvannya cogo zrobiti nemozhlivo Zovnishni volokonno optichni datchiki zabezpechuyut chudovij zahist vimiryuvanogo signalu vid shumu Na zhal bagato zvichajnih datnikiv viroblyayut elektrichnij signal yakij dlya roboti z voloknom treba peretvoryuvati v optichnij Napriklad u vipadku platinovih termometriv oporu PTO zmini temperaturi budut perevedeni na zminu oporu Tomu PTO povinni mati elektrozhivlennya Modulovanij riven naprugi na vihodi PTO mozhe buti vvedenij v svitlovid cherez zvichajnij tip peredavacha Ce uskladnyuye proces vimiryuvannya i oznachaye sho nizkovoltni kabeli povinni prokladatisya cherez peretvoryuvach Zovnishni datchiki vikoristovuyut dlya vimiryuvannya vibraciyi obertannya peremishennya shvidkosti priskorennya krutilnogo momentu i skruchennya PrimitkiBend Sensors with Direction Recognition Based on Long Period Gratings Written in D Shaped Fiber by D Zhao etc Implementation of vectorial bend sensors using long period gratings UV inscribed in special shape fibres Arhiv originalu za 21 lipnya 2013 Procitovano 27 bereznya 2012 Use of Dual Grating Sensors Formed by Different Types of Fiber Bragg Gratings for Simultaneous Temperature and Strain Measurements Case Study Can You Hear Me Now s 30 31 Arhiv originalu za 21 lipnya 2013 Procitovano 11 bereznya 2010 Sensornet Arhiv originalu pdf za 5 zhovtnya 2011 Procitovano 19 grudnya 2008 Schlumberger Wellwatcher DTS Fibre Optic Monitoring product sheet Arhiv originalu pdf za 21 lipnya 2013 Procitovano 22 veresnya 2010 Trpkovski S Wade S A Baxter G W Collins S F 2003 Dual temperature and strain sensor using a combined fiber Bragg grating and fluorescence intensity ratio technique in Er3 doped fiber Review of Scientific Instruments 74 5 2880 doi 10 1063 1 1569406 Arhiv originalu za 20 lipnya 2012 Procitovano 4 lipnya 2008 Measures Raymond M 2001 Structural Monitoring with Fiber Optic Technology San Diego California USA Academic Press s Chapter 7 ISBN 0 12 487430 4 Ghosh S K Sarkar S K Chakraborty S 2002 Design and development of a fiber optic intrinsic voltage sensor Proceedings of the 12th IMEKO TC4 international symposium Part 2 Zagreb Croatia 415 419 Ghosh S K Sarkar S K Chakraborty S Dan S 2006 High frequency electric field effect on plane of polarization in single mode optical fiber Proceedings Photonics 2006 neavtoritetne dzherelo Ghosh S K Sarkar S K Chakraborty S 2006 A proposal for single mode fiber optic watt measurement scheme Journal of Optics Calcutta Optical Society of India 35 2 118 124 ISSN 0972 8821 Zeller M Scheer G 2008 Add Trip Security to Arc Flash Detection for Safety and Reliability Proceedings of the 35rd Annual Western Protective Relay Conference Spokane WA Arhiv originalu za 21 lipnya 2013 Procitovano 27 bereznya 2012