Με την ταχεία ανάπτυξη των τεχνολογιών επικοινωνίας οπτικών ινών και οπτικών ινών, εμφανίστηκε η τεχνολογία ανίχνευσης οπτικών ινών. Από τη γέννησή του, οι αισθητήρες οπτικών ινών αναπτύχθηκαν γρήγορα λόγω του μικρού τους μεγέθους, του μικρού βάρους, της υψηλής ευαισθησίας, της γρήγορης απόκρισης, της ισχυρής ικανότητας αντιηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και της ευκολίας χρήσης τους και χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημική ιατρική, τη βιομηχανία υλικών, την εξοικονόμηση νερού. και ηλεκτρική ενέργεια, πλοία, ανθρακωρυχεία και έργα πολιτικού μηχανικού σε διάφορους τομείς. Ειδικά σήμερα, με την ταχεία ανάπτυξη του Διαδικτύου των Πραγμάτων, η κατάσταση της τεχνολογίας ανίχνευσης οπτικών ινών δεν μπορεί να αγνοηθεί.
1 Βασική αρχή και κατάσταση ανάπτυξης αισθητήρων οπτικών ινών
1.1 Βασικές αρχές και ταξινόμηση των αισθητήρων οπτικών ινών
Η τεχνολογία ανίχνευσης οπτικών ινών είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας ανίχνευσης που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970. Όταν το φως διαδίδεται μέσω μιας οπτικής ίνας, ανακλάται από το φως υπό την επίδραση της εξωτερικής θερμοκρασίας, πίεσης, μετατόπισης, μαγνητικού πεδίου, ηλεκτρικού πεδίου και περιστροφής. , φαινόμενα διάθλασης και απορρόφησης, οπτικό φαινόμενο Doppler, ακουστικό-οπτικό, ηλεκτρο-οπτικό, μαγνητο-οπτικό και ελαστικό εφέ, κ.λπ., μπορούν άμεσα ή έμμεσα να αλλάξουν το πλάτος, τη φάση, την κατάσταση πόλωσης και το μήκος κύματος του φωτεινού κύματος, άρα την ίνα Ως ευαίσθητο συστατικό για την ανίχνευση διαφόρων φυσικών μεγεθών.
Ο αισθητήρας οπτικών ινών αποτελείται κυρίως από μια πηγή φωτός, μια ίνα μετάδοσης, έναν φωτοανιχνευτή και ένα τμήμα επεξεργασίας σήματος. Η βασική αρχή είναι ότι το φως από την πηγή φωτός στέλνεται στην αισθητήρια κεφαλή (διαμορφωτή) μέσω της οπτικής ίνας, έτσι ώστε οι προς μέτρηση παράμετροι να αλληλεπιδρούν με το φως που εισέρχεται στην περιοχή διαμόρφωσης, με αποτέλεσμα τις οπτικές ιδιότητες του φωτός ( όπως η ένταση, το μήκος κύματος, η συχνότητα του φωτός, η φάση, η κατάσταση πόλωσης κ.λπ. αλλάζουν για να γίνουν διαμορφωμένο φως σήματος, το οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται στον φωτοανιχνευτή μέσω της οπτικής ίνας για να μετατρέψει το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό σήμα και Τέλος, το σήμα επεξεργάζεται για την αποκατάσταση της μετρούμενης φυσικής ποσότητας.Υπάρχουν πολλοί τύποι αισθητήρων οπτικών ινών και μπορούν γενικά να ταξινομηθούν σε αισθητήρες λειτουργικού (τύπου ανίχνευσης) και σε αισθητήρες μη λειτουργικού τύπου (τύπου εκπομπής φωτός).
Ο λειτουργικός αισθητήρας χαρακτηρίζεται από την ικανότητα της οπτικής ίνας να είναι ευαίσθητη στις εξωτερικές πληροφορίες και την ικανότητα ανίχνευσης. Όταν η οπτική ίνα χρησιμοποιείται ως ευαίσθητο συστατικό, όταν μετράται στην οπτική ίνα, τα χαρακτηριστικά της έντασης, της φάσης, της συχνότητας ή της κατάστασης πόλωσης του φωτός θα αλλάξουν. Η λειτουργία της διαμόρφωσης πραγματοποιείται. Στη συνέχεια, το σήμα που θα μετρηθεί λαμβάνεται με αποδιαμόρφωση του διαμορφωμένου σήματος. Σε αυτό το είδος αισθητήρα, η οπτική ίνα όχι μόνο παίζει το ρόλο της μετάδοσης του φωτός, αλλά παίζει και το ρόλο της «αίσθησης».
Οι μη λειτουργικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν άλλα ευαίσθητα εξαρτήματα για να ανιχνεύσουν τις μετρούμενες αλλαγές. Η οπτική ίνα λειτουργεί μόνο ως μέσο μετάδοσης πληροφοριών, δηλαδή, η οπτική ίνα χρησιμεύει μόνο ως οδηγός φωτός [3]. Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ηλεκτρικούς αισθητήρες, οι αισθητήρες οπτικών ινών έχουν ισχυρή ικανότητα αντι-ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής, καλή ηλεκτρική μόνωση και υψηλή ευαισθησία, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς όπως περιβάλλον, γέφυρες, φράγματα, κοιτάσματα πετρελαίου, κλινικές ιατρικές δοκιμές και ασφάλεια τροφίμων. Δοκιμές και άλλα πεδία.
1.2 Κατάσταση ανάπτυξης αισθητήρων οπτικών ινών
Από τη γέννηση του αισθητήρα ινών, η ανωτερότητά του και η ευρεία εφαρμογή του παρακολουθήθηκαν στενά και εκτιμήθηκαν ιδιαίτερα από όλες τις χώρες στον κόσμο, ενώ έχει ερευνηθεί και αναπτυχθεί ενεργά. Επί του παρόντος, οι αισθητήρες οπτικών ινών έχουν μετρηθεί για περισσότερα από 70 φυσικά μεγέθη όπως μετατόπιση, πίεση, θερμοκρασία, ταχύτητα, δόνηση, στάθμη υγρού και γωνία. Ορισμένες χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Βρετανία, η Γερμανία και η Ιαπωνία έχουν επικεντρωθεί σε έξι πτυχές συστημάτων αισθητήρων οπτικών ινών, σύγχρονων ψηφιακών συστημάτων ελέγχου ινών, γυροσκόπιων οπτικών ινών, παρακολούθησης πυρηνικής ακτινοβολίας, παρακολούθησης κινητήρων αεροσκαφών και πολιτικών προγραμμάτων και έχουν επιτύχει ορισμένα επιτεύγματα.
Το ερευνητικό έργο των αισθητήρων οπτικών ινών στην Κίνα ξεκίνησε το 1983. Η έρευνα για τους αισθητήρες οπτικών ινών από ορισμένα πανεπιστήμια, ερευνητικά ιδρύματα και εταιρείες οδήγησε στην ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας ανίχνευσης οπτικών ινών. Στις 7 Μαΐου 2010, η Peopleâs Daily ανέφερε ότι η "συνεχής κατανεμημένη τεχνολογία ανίχνευσης οπτικών ινών βασισμένη στο φαινόμενο Brillouin" που εφευρέθηκε από τον Zhang Xuping, καθηγητή στη Σχολή Μηχανικών και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Nanjing, πέρασε την αξιολόγηση εμπειρογνωμόνων που οργανώθηκε από το Υπουργείο Παιδείας. Η ομάδα εμπειρογνωμόνων αξιολόγησης πιστεύει ομόφωνα ότι αυτή η τεχνολογία έχει ισχυρή καινοτομία, διαθέτει ορισμένα ανεξάρτητα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας και έχει φτάσει στο εγχώριο κορυφαίο επίπεδο και διεθνές προηγμένο επίπεδο τεχνολογίας και έχει καλή προοπτική εφαρμογής. Η ουσία αυτής της τεχνολογίας είναι η χρήση της έννοιας του Διαδικτύου των Πραγμάτων, που καλύπτει το κενό στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων στην Κίνα.
2 Οι βασικές αρχές του Διαδικτύου των Πραγμάτων
Η έννοια του Διαδικτύου των Πραγμάτων προτάθηκε το 1999 και η αγγλική του ονομασία είναι «The Internet of Things», που είναι «το δίκτυο των πραγμάτων που συνδέονται». Το Διαδίκτυο των πραγμάτων βασίζεται στο Διαδίκτυο και χρησιμοποιεί τεχνολογία πληροφοριών, όπως τεχνολογία RFID (αναγνώριση ραδιοσυχνοτήτων), αισθητήρες υπερύθρων, παγκόσμια συστήματα εντοπισμού θέσης και σαρωτές λέιζερ για τη σύνδεση στοιχείων στο Διαδίκτυο για την ανταλλαγή πληροφοριών και την επικοινωνία. Ένα δίκτυο που εντοπίζει, εντοπίζει, παρακολουθεί, παρακολουθεί και διαχειρίζεται έξυπνα. Η τεχνική αρχιτεκτονική του Internet of Things αποτελείται από τρία επίπεδα: το επίπεδο αντίληψης, το επίπεδο δικτύου και το επίπεδο εφαρμογής.
