Επαγγελματική γνώση

Ανάπτυξη και εφαρμογή αισθητήρα θερμοκρασίας οπτικών ινών

2021-04-09
Όλα στη φύση συνδέονται στενά με τη θερμοκρασία. Από τότε που το Galileo εφηύρε το θερμόμετρο, οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν τη θερμοκρασία για τη μέτρηση.
Οι αισθητήρες θερμοκρασίας είναι οι πρώτοι ανεπτυγμένοι και ευρέως χρησιμοποιούμενοι αισθητήρες. Αλλά ο αισθητήρας που μετατρέπει πραγματικά τη θερμοκρασία σε ηλεκτρικό σήμα επινοήθηκε από τον Γερμανό φυσικό Saibei, τον μετέπειτα αισθητήρα θερμοστοιχείων. Μετά από 50 χρόνια, η Siemens στη Γερμανία ανακάλυψε το θερμόμετρο αντίστασης πλατίνας. Με την υποστήριξη της τεχνολογίας ημιαγωγών, αυτός ο αιώνας έχει αναπτύξει μια ποικιλία αισθητήρων θερμοκρασίας, συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων θερμοστοιχείων ημιαγωγών. Αντίστοιχα, με βάση το νόμο αλληλεπίδρασης μεταξύ κυμάτων και ύλης, έχουν αναπτυχθεί αισθητήρες ακουστικής θερμοκρασίας, αισθητήρες υπερύθρων και αισθητήρες μικροκυμάτων.
Από την έλευση των οπτικών ινών τη δεκαετία του 1970, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας λέιζερ, οι οπτικές ίνες έχουν αποδειχθεί ότι έχουν μια σειρά πλεονεκτημάτων στη θεωρία και την πρακτική. Η εφαρμογή οπτικών ινών στον τομέα της τεχνολογίας ανίχνευσης έχει επίσης αυξημένη προσοχή. Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, πολλοί αισθητήρες θερμοκρασίας οπτικών ινών έχουν προκύψει, και αναμένεται ότι στο κύμα της νέας τεχνολογικής επανάστασης, οι αισθητήρες θερμοκρασίας οπτικών ινών θα χρησιμοποιηθούν ευρέως και θα διαδραματίσουν περισσότερους ρόλους.
Η βασική αρχή λειτουργίας του αισθητήρα θερμοκρασίας οπτικών ινών είναι ότι το φως από την πηγή φωτός αποστέλλεται στον διαμορφωτή μέσω της οπτικής ίνας και η θερμοκρασία της παραμέτρου που θα μετρηθεί αλληλεπιδρά με το φως που εισέρχεται στη ζώνη διαμόρφωσης προκαλώντας οπτικές ιδιότητες το φως (όπως η ένταση και το μήκος κύματος του φωτός). Αλλαγή συχνότητας, φάσης κ.λπ. Μετά την αποστολή στον φωτοανιχνευτή μέσω της οπτικής ίνας, μετά την αποδιαμόρφωση, λαμβάνονται οι μετρούμενες παράμετροι.
Υπάρχουν πολλοί τύποι αισθητήρων θερμοκρασίας οπτικών ινών, οι οποίοι μπορούν να χωριστούν σε λειτουργικούς και τύπους μετάδοσης σύμφωνα με τις αρχές λειτουργίας τους. Ο λειτουργικός αισθητήρας θερμοκρασίας οπτικών ινών μετρά τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας διάφορα χαρακτηριστικά (φάση, πόλωση, ένταση κ.λπ.) της οπτικής ίνας ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Αν και αυτοί οι αισθητήρες έχουν τα χαρακτηριστικά μετάδοσης και αίσθησης, αυξάνουν επίσης την ευαισθησία και την απευαισθητοποίηση.
Η ίνα του αισθητήρα θερμοκρασίας ινών τύπου μετάδοσης χρησιμεύει μόνο ως οπτική μετάδοση σήματος για την αποφυγή του περίπλοκου περιβάλλοντος της περιοχής μέτρησης θερμοκρασίας. Η συνάρτηση διαμόρφωσης του προς μέτρηση αντικειμένου πραγματοποιείται από ευαίσθητα συστατικά άλλων φυσικών ιδιοτήτων. Τέτοιοι αισθητήρες, λόγω της παρουσίας οπτικών ινών, έχουν προβλήματα οπτικής σύζευξης με την κεφαλή ανίχνευσης, αυξάνουν την πολυπλοκότητα του συστήματος και είναι ευαίσθητοι σε παρεμβολές όπως μηχανικές δονήσεις.
Έχουν αναπτυχθεί μια ποικιλία αισθητήρων θερμοκρασίας οπτικών ινών.
Το παρακάτω είναι μια σύντομη εισαγωγή στην ερευνητική κατάσταση πολλών σημαντικών αισθητήρων θερμοκρασίας οπτικών ινών. Μεταξύ αυτών είναι αισθητήρες θερμοκρασίας παρεμβολών οπτικών ινών, αισθητήρες θερμοκρασίας ινών απορρόφησης ημιαγωγών και αισθητήρες θερμοκρασίας σχάρας ινών.
Από την ίδρυσή του, αισθητήρες θερμοκρασίας οπτικών ινών έχουν χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ισχύος, κατασκευές, χημικά, αεροδιαστημικά, ιατρικά και θαλάσσια ανάπτυξη και έχουν επιτύχει μεγάλο αριθμό αξιόπιστων αποτελεσμάτων εφαρμογής. Η εφαρμογή του είναι ένα πεδίο που είναι ανοδικό και έχει μια πολύ ευρεία προοπτική ανάπτυξης. Μέχρι στιγμής, έχουν γίνει πολλές σχετικές έρευνες στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, αν και υπήρξαν μεγάλες εξελίξεις στην ευαισθησία, το εύρος μέτρησης και την ανάλυση, αλλά πιστεύω ότι με την εμβάθυνση της έρευνας, σύμφωνα με τον συγκεκριμένο σκοπό της εφαρμογής, θα υπάρξουν περισσότερα μεγαλύτερη ακρίβεια, απλούστερη δομή, χαμηλότερο κόστος, πιο πρακτικές λύσεις και περαιτέρω προώθηση της ανάπτυξης αισθητήρων θερμοκρασίας.