Optik tolali sensor - bu o'lchangan ob'ektning holatini o'lchanadigan yorug'lik signaliga aylantiruvchi sensor. Optik tolali datchikning ishlash printsipi shundaki, yorug'lik manbasidan tushadigan yorug'lik nurini optik tolali orqali modulyatorga yuboring va modulyatorda tashqi o'lchangan parametrlar bilan o'zaro ta'sir o'tkazib, yorug'likning yorug'lik intensivligi, to'lqin uzunligi kabi optik xususiyatlarini hosil qiling. , chastota, faza, qutblanish holati va boshqalar. U o'zgaradi va modulyatsiya qilingan optik signalga aylanadi, so'ngra optik tola orqali optoelektronik qurilmaga yuboriladi va o'lchov parametri demodulatordan so'ng olinadi. Butun jarayonda yorug'lik nurlari optik tolalar orqali kiritiladi, so'ngra modulator orqali o'tgandan keyin chiqariladi. Optik tolaning vazifasi birinchi navbatda nur nurini uzatish, ikkinchidan optik modulyator vazifasini bajaradi.
Rivojlanish yo'nalishi
Datchiklar sezgirlik, aniqlik, moslashuvchanlik, ixchamlik va aql-zakovat yo'nalishi bo'yicha rivojlanmoqda. Ushbu jarayonda sensorlar oilasining yangi a'zosi bo'lgan optik tolali sensorlar juda mashhur. Optik tolalar juda yaxshi xususiyatlarga ega, masalan: elektromagnit va atom nurlanishiga aralashish ko'rsatkichlari, kichik diametrli, yumshoq, engil mexanik xususiyatlar; izolyatsiya, induktiv bo'lmagan elektr xususiyatlari; suvga chidamliligi, yuqori haroratga chidamliligi, korroziyaga chidamliligi, kimyoviy xossalari va boshqalar, odamlar erisha olmaydigan joylarda (masalan, yuqori haroratli hududlarda) yoki odamlar uchun zararli bo'lgan joylarda (masalan, yadroviy nurlanish joylarida) inson quloqlarining rolini o'ynashi mumkin. ), shuningdek, u inson fiziologik chegaralaridan chiqib ketishi va inson sezgilarini qabul qilishi mumkin. Siz his qila olmaydigan tashqi ma'lumotlar.
Xususiyatlari
1. Reflektorda prizmalardan foydalanilganligi sababli, u umumiy aks etuvchi yorug'likni boshqarish sensorlariga qaraganda yuqori aniqlanish ko'rsatkichlariga va ishonchliligiga ega.
2. Alohida yorug'likni boshqarish sensori bilan taqqoslaganda, kontaktlarning zanglashiga olib ulanishi oddiyroq va osonroq.
3. Tokaning ko'milgan dizayni o'rnatishni osonlashtiradi
foydalanish
1. Telefon va keng polosali tarmoq kabi raqamli modellarni uzatish uchun foydalaniladi.
2. Savdo avtomatlari, moliyaviy terminal bilan bog'liq uskunalar va pul hisoblagichlari uchun ishlatiladigan banknotalar, kartalar, tangalar, daftarchalar va boshqalarning o'tish holati.
3. Avtomatlashtirilgan uskunada mahsulotni joylashtirish, hisoblash va aniqlash uchun foydalaniladi.
tamoyil
Optik tolali datchikning asosiy ishlash printsipi yorug'lik manbasidan yorug'likni optik tolali orqali modulyatorga yuborishdir. O'lchanadigan parametr modulyatsiya maydoniga kiradigan yorug'lik bilan o'zaro ta'sirlashgandan so'ng, yorug'likning optik xususiyatlari (masalan, yorug'lik intensivligi, to'lqin uzunligi, chastota, faza, qutblanish holati va boshqalar) o'zgaradi, modulyatsiya qilingan signal nuri deb nomlanadi va keyin o'lchovni yakunlash uchun o'lchangan yorug'lik o'tkazuvchanlik xususiyatlarining ta'siri.
Optik tolali datchiklar uchun ikkita o'lchov printsipi mavjud.
(1) Optik tolali datchikning fizikaviy xususiyatining printsipi. Jismoniy xususiyat tipidagi optik tolali sensor, kiritilgan fizik miqdorni modulyatsiya qilingan optik signalga aylantirish uchun optik tolaning atrof-muhit o'zgarishiga sezgirligini ishlatadi. Uning ishlash printsipi optik tolaning optik modulyatsiya ta'siriga asoslanadi, ya'ni harorat, bosim, elektr maydoni, magnit maydon va boshqalar kabi tashqi muhit omillari o'zgarganda, uning fazani va yorug'likning intensivligi kabi nurni uzatish xususiyatlari. , o'zgaradi.
Shuning uchun optik tolalar orqali yorug'lik fazasi va yorug'lik intensivligi o'zgarishini o'lchash mumkin bo'lsa, o'lchangan jismoniy miqdorning o'zgarishini bilish mumkin. Ushbu turdagi sensorga sezgir element turi yoki funktsional optik tolali sensor ham deyiladi. Lazerning nuqta yorug'lik manbai nurlari parallel to'lqinlarga tarqaladi va nurni ajratuvchi tomonidan ikkita yo'lga bo'linadi, biri mos yozuvlar optik yo'li, ikkinchisi o'lchov optik yo'li. Tashqi parametrlar (harorat, bosim, tebranish va boshqalar) tolaning uzunligini o'zgarishiga va fazaning yorug'lik fazasining o'zgarishiga olib keladi va shu bilan har xil sonli interferentsiya chekkalarini hosil qiladi. Uning rejimi harakatini hisoblash orqali harorat yoki bosimni o'lchash mumkin.
(2) tuzilgan optik tolali datchik printsipi. Tuzilgan optik tolali datchik - bu nurni aniqlash elementi (sezgir element), optik tolali uzatish aylanishi va o'lchov zanjiridan tashkil topgan o'lchov tizimi. Ular orasida optik tolalar faqat nurni uzatuvchi vosita sifatida ishlatiladi, shuning uchun uni nur o'tkazuvchi yoki ishlamaydigan optik tolali sensor deb ham atashadi
ishlash
Optik tolalar juda yaxshi xususiyatlarga ega, masalan: elektromagnit va atom nurlanishiga aralashish ko'rsatkichlari, kichik diametrli, yumshoq, engil mexanik xususiyatlar; izolyatsiya, induktiv bo'lmagan elektr xususiyatlari; suvga chidamliligi, yuqori haroratga chidamliligi, korroziyaga chidamliligi, kimyoviy xossalari va boshqalar, insonning quloqlari rolini o'ynashi mumkin bo'lmagan joylarda (masalan, yadroviy nurlanish sohalarida) va insonning fiziologik chegaralarini kesib o'tishi mumkin. inson sezgi bilan sezib bo'lmaydigan narsani qabul qiling. Tashqi ma'lumotlar.
Xususiyatlari
1. Yuqori sezuvchanlik;
2. Geometrik shakl ko'p jihatdan moslashuvchan va har qanday shakldagi optik tolali datchiklarda tayyorlanishi mumkin;
Uchinchidan, u turli xil fizik ma'lumotlarni (akustik, magnit, harorat, aylanish va boshqalarni) sezadigan asboblarni ishlab chiqarishi mumkin;
4. U yuqori voltli, elektr shovqinli, yuqori haroratli, korroziyali yoki boshqa og'ir sharoitlarda ishlatilishi mumkin;
Beshinchidan, optik tolali telemetriya texnologiyasiga mos keladi.
Optik tolali datchikning afzalligi shundaki, an'anaviy datchiklar bilan taqqoslaganda, optik tolali datchik nurni sezgir ma'lumotlarning tashuvchisi sifatida, optik tolalarni esa sezgir ma'lumotlarni uzatish vositasi sifatida ishlatadi. U optik tolali va optik o'lchov xususiyatlariga ega va bir qator noyob afzalliklarga ega. Elektr izolyatsiyasining yaxshi ishlashi, kuchli anti-elektromagnit parazit qobiliyati, invaziv bo'lmaganligi, yuqori sezgirligi, o'lchangan signalni masofadan kuzatishni amalga oshirishi oson, korroziyaga chidamliligi, portlashga qarshi, moslashuvchan yorug'lik yo'li, kompyuter bilan ulanishi oson.
Sensor sezgirlik, aniqlik, moslashuvchanlik, ixchamlik va aql yo'nalishi bo'yicha rivojlanmoqda. Uni odamlar yeta olmaydigan joylarda (masalan, yuqori haroratli joylarda yoki inson uchun zararli bo'lgan joylarda, masalan, yadroviy nurlanish joylarida) ishlatish mumkin. Shuningdek, u odamlarning fiziologik chegaralaridan chiqib ketishi va inson sezgi bilan sezib bo'lmaydigan tashqi ma'lumotlarni olishi mumkin.
tasnif
Tekshirilayotgan ob'ektning modulyatsiya rejimiga ko'ra uni quyidagilarga bo'lish mumkin: intensivlik modulyatsiyasi, qutblanish rejimi, faza rejimi va chastota rejimi;
Yorug'likning xalaqit berishiga qarab, uni quyidagilarga bo'lish mumkin: shovqin turi va aralashmaydigan turi;
Masofa kattalashgan sari o'lchovni doimiy ravishda kuzatib borish mumkinligiga qarab, uni quyidagilarga bo'lish mumkin: taqsimlangan va nuqta asosida;
Optik tolali datchiklardagi roliga ko'ra, uni quyidagilarga bo'lish mumkin: bir turi funktsional (FF sifatida qisqartirilgan Funktsional tolalar) sensorlar, shuningdek sezgir sensorlar deb ham ataladi; ikkinchisi funktsional bo'lmagan (Funktsional bo'lmagan tolalar, qisqartirilgan NFF) va bu nur o'tkazgich sensori deb ataladi.
Katlama funktsiyasi turi
Funktsional sensor optik tolalarni sezgir element sifatida ishlatish uchun uning o'ziga xos xususiyatlaridan foydalanadi. O'lchagan yorug'lik uzatiladigan yorug'likning intensivligini, fazasini, chastotasini yoki qutblanish holatini o'zgartirish uchun optik tolada uzatiladigan yorug'likni modulyatsiya qiladi. Sinov ostida signalni olish uchun signal demodulyatsiya qilinadi.
Optik tolalar nafaqat yorug'lik yo'naltiruvchi vosita, balki sezgir element hamdir. Yorug'lik optik tolada o'lchanadi va modulyatsiya qilinadi va ko'p rejimli optik tolalar asosan ishlatiladi.
Afzalliklari: ixcham tuzilish va yuqori sezuvchanlik.
Kamchiliklari: maxsus optik tolalar talab qilinadi, yuqori narx,
Oddiy misollar: optik tolali giroskoplar, optik tolali gidrofonlar va boshqalar.
Buklangan funktsional bo'lmagan tola turi
Funktsional bo'lmagan optik tolali sensorlar o'lchanadigan o'zgarishlarni sezish uchun boshqa sezgir komponentlardan foydalanadi. Optik tolalar faqat axborot uzatish vositasi sifatida ishlatiladi va ko'pincha bitta rejimli optik tolalar ishlatiladi.
Optik tolalar faqat yo'naltiruvchi nur rolini o'ynaydi va optik tolali turdagi sezgir elementdagi yorug'lik o'lchov bilan modulyatsiya qilinadi.
Afzalliklari: Optik tolalar elektr izolyatsiyasi va ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin va optik tolalar orqali uzatiladigan signalga elektromagnit parazit ta'sir qilmaydi.
Amaliy bo'lganlarning aksariyati funktsional bo'lmagan optik tolali sensorlardir. AnyWay&# 39 o'zgaruvchan chastotali kuchlanish sensori, o'zgaruvchan chastotali oqim sensori va o'zgaruvchan chastotali quvvat sensori (kuchlanish va oqim sensorlarining kombinatsiyasi) funktsional bo'lmagan optik tolali sensorlarga tegishli bo'lib, ular quvvatni o'lchashda noyob afzalliklarga ega. murakkab elektromagnit muhitlar.
Optik tolali datchiklar so'nggi yillarda paydo bo'lgan yangi texnologiya. U tovush maydoni, elektr maydoni, bosim, harorat, burchak tezligi, tezlanish va boshqalar kabi turli xil fizik kattaliklarni o'lchash uchun ishlatilishi mumkin va shuningdek, mavjud o'lchov texnologiyalari bilan bajarilishi qiyin bo'lgan o'lchov vazifalarini bajarishi mumkin. Kichkina kosmosda, kuchli elektromagnit shovqin va yuqori kuchlanishli muhitda optik tolali sensorlar noyob qobiliyatlarni namoyish etishdi. 70 dan ortiq turdagi optik tolali sensorlar mavjud bo'lib, ular taxminan optik tolali sensorlar va optik tolalar yordamida sensorlarga bo'linadi.
Optik tolali sensor deb ataladigan narsa, optik tolaning o'zi to'g'ridan-to'g'ri tashqi o'lchovni olishini anglatadi. Tashqi o'lchangan jismoniy miqdor o'lchov qo'lining uzunligi, sinishi ko'rsatkichi va diametrining o'zgarishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun optik tolada uzatiladigan yorug'lik amplituda, fazada, chastotada, qutblanishda va boshqalarda o'zgaradi. va mos yozuvlar qo'lining mos yozuvlar chirog'i bir-biriga to'sqinlik qiladi (taqqoslanadi), shuning uchun chiqadigan yorug'likning fazasi (yoki amplitudasi) o'zgaradi va o'lchov o'zgarishini ushbu o'zgarish asosida aniqlash mumkin. Optik tolada uzatiladigan faza tashqi ta'sirlarga juda sezgir bo'lib, 10 minus 4 radiandagi kichik o'zgarishlar o'zgarishiga mos keladigan fizik miqdorni interferentsiya texnologiyasi yordamida aniqlash mumkin. Sariqlik xususiyatlaridan va optik tolaning kam yo'qotilishidan foydalanib, juda uzun optik tolalar foydalanish uzunligini oshirish va yuqori sezgirlikni olish uchun kichik diametrli optik tolali spiralga o'ralishi mumkin.
Optik tolali akustik sensor - bu optik tolalarni o'zi ishlatadigan sensor. Optik tolaga juda kichik tashqi kuch ta'sir qilganda, u biroz egilib, uning nur o'tkazuvchanligi qobiliyati juda o'zgaradi. Ovoz mexanik to'lqinning bir turi bo'lib, uning optik tolaga ta'siri optik tolani majburlash va egilishni hosil qilishdir. Ovozning kuchini egish orqali olish mumkin. Optik tolali gyroskop ham o'ziga xos optik tolali sensor hisoblanadi. Lazerli giroskop bilan taqqoslaganda, optik tolali giroskop yuqori sezuvchanlik, kichik o'lcham va arzon narxga ega. U samolyotlar, kemalar, raketalar va hokazolarning yuqori samarali inertial navigatsiya tizimlarida ishlatilishi mumkin. Rasmda optik tolali sensor turbinasi oqim o'lchagichi ko'rsatilgan.
Buklangan panjara
Fiber Bragg Grating Sensor (FBS) - eng yuqori chastotali va eng keng diapazonga ega optik tolali datchik. Ushbu turdagi sensor atrof-muhit harorati va / yoki kuchlanishning o'zgarishiga qarab aks etgan yorug'lik to'lqinining to'lqin uzunligini o'zgartirishi mumkin. Fiber Bragg panjaralari yorug'likka sezgir tolaning kichik qismini yorug'lik to'lqinlariga ta'sir qilish uchun ishlatiladi, bu yorug'lik intensivligini vaqti-vaqti bilan golografik interferometriya yoki fazalarni maskalash orqali taqsimlaydi. Shu tarzda, optik tolaning optik sinishi ko'rsatkichi nurlangan yorug'lik to'lqinining intensivligiga qarab doimiy ravishda o'zgaradi. Ushbu usul ta'sirida nurning sinishi ko'rsatkichidagi davriy o'zgarishlar tolali Bragg panjaralari deb ataladi.
Bragg tolasiga keng spektrli nur tarqalganda, sinish ko'rsatkichi o'zgarganidan keyin tolaning har bir kichik bo'lagi faqat ma'lum bir to'lqin uzunligini aks ettiradi. Ushbu to'lqin uzunligi Bragg to'lqin uzunligi deb ataladi. Ushbu xususiyat Fiber Bragg panjaralarini faqat ma'lum to'lqin uzunlikdagi yorug'lik to'lqinlarini aks ettiradi, boshqa to'lqin uzunlikdagi yorug'lik to'lqinlari esa tarqaladi.
Optik tolali datchikdagi optik tolaning roliga ko'ra, uni ikki turga bo'lish mumkin: sezgir turi va nur o'tkazuvchanligi turi.
Sensorli optik tolali datchikning optik tolasi nafaqat yorug'likni o'tkazibgina qolmay, balki fotoelektrik sensor sifatida ham ishlaydi. Tashqi muhitning optik tolaga ta'siri tufayli o'lchanadigan fizik miqdor optik tolalar orqali sensorga ta'sir qiladi, shuning uchun optik to'lqin qo'llanmasining xususiyatlari (yorug'lik intensivligi, faza, qutblanish holati, to'lqin uzunligi va boshqalar). ) modulyatsiya qilingan. Sensor tipidagi optik tolali datchiklar qo'shimcha ravishda yorug'likni ta'kidlaydigan turga, fazali modulyatsiya turiga, tebranish holatini modulyatsiya turiga va to'lqin uzunligini modulyatsiya turiga bo'linadi.
Katlangan yorug'lik o'tkazuvchanligi tolasi
Yorug'lik uzatish turi optik tolali datchik o'lchangan ob'ekt tomonidan optik tolali modulyatsiya qilingan optik signalni kiritadi va keyin chiqadigan uchida optik signalni qayta ishlash orqali o'lchovni amalga oshiradi. Ushbu turdagi sensorlarda o'lchanadigan fizik miqdorga sezgir bo'lgan yana bir yorug'lik sezgir elementi mavjud va optik tolalar faqat shunday ishlatiladi: yorug'lik o'tkazgich elementi sensori hosil qilish uchun optik tolali tomonidan uzatiladigan yorug'likni modulyatsiya qilishga qodir sezgir element bilan biriktirilgan bo'lishi kerak. element. Optik tolali sensorlarni uch turga bo'lish mumkin: nuqta optik tolali sensorlar, integral optik tolali sensorlar va o'lchov oralig'iga ko'ra taqsimlangan optik tolali sensorlar. Ular orasida taqsimlangan optik tolali datchiklar katta konstruksiyalarning kuchlanish tarqalishini aniqlashda ishlatiladi va ularning siljishini, ichki yoki sirt kuchlanishini va strukturaning boshqa muhim parametrlarini tez va buzilmasdan o'lchashlari mumkin. Fuqarolik muhandisligida ishlatiladigan optik tolali datchiklarning turlariga asosan Math-Zender interferometrik optik tolali datchiklar, Fabry-pero kavitali optik tolali datchiklar va tolali Bragg panjarali datchiklar kiradi.
Optik tolali datchikning yengilligi, chidamliligi va uzoq muddatli barqarorligi uni temir konstruktsiyalar va beton kabi turli xil qurilish materiallarining ichki stress va kuchlanishini aniqlashga osonlikcha tatbiq etishga imkon beradi. Qurilish inshootlarining sog'lig'ini tekshirish.
Optik tolali sensorlarning yana bir asosiy toifasi optik tolali sensorlardan foydalanishdir. Uning tuzilishi taxminan quyidagicha: Sensor optik tolaning uchida joylashgan bo'lib, optik tolalar shunchaki yorug'lik o'tkazuvchanligi liniyasi bo'lib, u o'lchangan fizik miqdorni yorug'lik amplitudasi, fazasi yoki amplitudasiga aylantiradi. Ushbu sensor tizimida an'anaviy sensor va optik tolalar birlashtirilgan. Optik tolaning kiritilishi zondga asoslangan telemetriyani amalga oshirishga imkon beradi. Ushbu optik tolali uzatish sensori keng dastur doirasiga ega va ulardan foydalanish oson, ammo uning aniqligi birinchi turdagi sensordan biroz pastroq.
Optik tolalar - bu sensorlar oilasida ko'tarilgan yulduz. Optik tolaning mukammal ishlashi tufayli keng qo'llaniladi. Bu ishlab chiqarish amaliyotida e'tiborga loyiq bir xil sensor.
Optik tolali sensorlar ko'plab afzalliklari tufayli sensorlar oilasida ko'tarilgan yulduzga aylandi va har xil o'lchovlarda o'ziga xos rol o'ynaydi va sensorlar oilasining ajralmas a'zosiga aylandi.
dastur
Nopoklik, magnetizm, tovush, bosim, harorat, tezlashuv, gyro, siljish, suyuqlik darajasi, moment, fotoakustik, oqim, optik tolali datchikdan siljish, tebranish, aylanish, bosim, egilish, kuchlanish, tezlik, tezlashtirish, oqim, Magnit maydon, kuchlanish, namlik, harorat, tovush maydoni, oqim, kontsentratsiya, PH qiymati va kuchlanishni o'lchash. Optik tolali datchiklar keng qamrovli dasturlarga ega bo'lib, ular milliy iqtisodiyotning deyarli barcha muhim sohalarini va milliy mudofaani va odamlarning kundalik hayotini o'z ichiga oladi. Ular qattiq sharoitlarda xavfsiz va samarali ishlatilishi mumkin. Ular ko'plab sohalarda ko'p yillar davomida mavjud bo'lgan ko'plab texnik muammolarni hal qilishadi. Bozor talabi. Asosan quyidagi dasturlarda namoyon bo'ladi:
Shahar qurilishida ko'priklarda, to'g'onlarda, neft konlarida va boshqalarda interferometrik giroskoplar va panjara bosimi sezgichlarini qo'llash. Optik tolali datchiklar betonning, uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassa va turli xil kompozitsion materiallarga joylashtirilishi mumkin, bu esa ko'prikning qisqa muddatli qurilish bosqichida va uzoq muddatli qurilish bosqichida konstruktiv ish faoliyatini baholash uchun stressni yumshatish, qurilishdagi kuchlanish va yukning dinamik kuchlanishini sinab ko'rish uchun. muddatli operatsion holat.
Quvvat tizimida haroratni, oqimni va boshqa parametrlarni, masalan, yuqori voltli transformatorlar va katta dvigatellarning statori va rotoridagi haroratni aniqlash kerak. Elektromagnit datchiklar elektromagnit maydon shovqiniga moyil bo'lganligi sababli ularni bunday hollarda ishlatish mumkin emas. Optik tolali sensor. Tarqatilgan optik tolali harorat sensori - bu so'nggi yillarda fazoviy harorat maydonini taqsimlashni real vaqtda o'lchash uchun ishlab chiqilgan yuqori texnologiyadir. Tarqatilgan optik tolali haroratni sezish tizimi nafaqat keng tarqalgan optik tolali datchiklarning afzalliklariga ega, balki optik tolalar bo'ylab har xil nuqtalarning haroratini o'lchash imkoniyatiga ega. Uning taqsimlangan sezuvchanlik qobiliyati bilan biz real vaqtda optik tolalar bo'ylab bir necha kilometr masofadagi har xil nuqtalarning haroratini doimiy ravishda o'lchay olamiz. Joylashuv aniqligi metrlar tartibiga, o'lchov aniqligi esa 1 darajaga yetishi mumkin. Bu keng ko'lamli kesishgan haroratni o'lchash uchun juda mos keladi. Arizalar.
Bundan tashqari, optik tolali datchiklar temir yo'l monitoringi, raketa harakatlantiruvchi tizimlari va neft quduqlarini aniqlashda ham qo'llanilishi mumkin.
Optik tolalar keng polosali ulkan imkoniyatlarga ega, katta quvvat, uzoq masofaga uzatish va ko'p parametrli, taqsimlangan va kam energiya sarfini sezgir. Optik tolali zondlash optik tolali aloqa uchun yangi texnologiyalar va qurilmalarni o'zlashtirishda davom etishi mumkin va narsalar Internetida turli xil optik tolali sensorlardan keng foydalanish kutilmoqda.