光FアイバーSセンシングSイステム
光ファイバセンシングシステムは1977年に始まり、光ファイバー通信技術の発展とともに急速に発展しました。光ファイバセンシングシステムは、国の情報化の程度を測定するための重要な指標です。杭州のモノのインターネットとセンシングシステムアプリケーションフォーラムから、光ファイバーセンシングシステムは、軍事、防衛、航空宇宙、産業および鉱業企業、エネルギーおよび環境保護、産業管理、医療および健康、測定および試験、建設、家電製品およびその他の分野で広く使用されてきました。広大な市場。温度、圧力、流れ、変位、振動、回転、曲げ、液体レベル、速度、加速、音場、電流、電圧、磁場、放射など、世界には何百もの光ファイバーセンシングシステムがあります。センシング。
光ファイバーの動作周波数帯域幅、大きなダイナミックレンジ、テレメトリリモートコントロールに適し、優れた低損失伝送線です。特定の条件下では、光ファイバーは、測定またはフィールドローディングを受け入れやすく、優れた敏感なコンポーネントです。光ファイバー自体は、充電されていない、小さなサイズ、軽量、曲げやすい、電磁妨害防止、良好な放射抵抗、可燃性、爆発性、スペース制約および強い電磁干渉などの過酷な環境での使用に特に適しています。そのため、光ファイバーセンシング技術は創業以来大きな注目を集め、ほぼすべての分野で研究・応用を行い、センシング技術の先駆けとなり、センシング技術の活発な発展を促進してきました。
外部信号の知覚と伝送を含む光ファイバセンシング(測定)。いわゆる知覚(または感度)とは、強度(パワー)、波長、周波数、位相、偏光状態など、その変化法則に従って外部信号によって透過される光波の物理的特性パラメータを指し、測定された光学パラメータの変化は外部信号の「知覚」変化である。この「知覚」は、本質的に、光波がリアルタイムで伝播する光波を調節する外部信号です。いわゆる伝送とは、光ファイバが外部信号によって変調された光波を検出用の光検出器に送信し、光波から外部信号を抽出し、必要に応じてデータ処理を行う、すなわち復調することを意味する。したがって、光ファイバセンシング技術は、変調と復調の両方の技術、すなわち、外部信号(測定)が光ファイバ(またはローディング技術)における光波パラメータを調節する方法と、測定される変調された光の波(または検出技術)から外部信号を抽出する方法を含む。
感知ファイバ内の光パラメータを調節する外部信号の部分を変調領域と呼びます。変調領域と光ファイバとの関係に応じて、変調は2つのカテゴリに分けることができる。一つのタイプは機能変調であり、変調領域は光ファイバに位置する。外部信号は、光ファイバの特定の伝送特性パラメータを直接変更することによって光波を変調する。このような光ファイバセンサは、機能型(機能性ファイバ、FF型略)又は固有型の光ファイバセンサと呼ばれ、内部変調型センサとなり、光ファイバは「透過」と「センシング」の機能を有する。光検出器に結合された受光ファイバとは、感知ファイバと呼ばれる連続的な繊維であるため、機能性ファイバセンサは全ファイバまたはセンシングファイバセンサとも呼ばれます。もう一つのタイプは非機能的変調です。変調領域は光ファイバの外側にあります。外部変調装置により外部信号が変調され、光ファイバに入る光波に変調される。このタイプの光ファイバーセンサは、非機能ファイバ(NFF)または外因性と呼ばれています。光ファイバセンサ、送信ファイバ、受信ファイバの種類は、光透過ファイバと呼ばれる光波のみを伝送する役割を果たし、連続性を持ちません。したがって、非機能光ファイバセンサは、光透過型光ファイバセンサまたは外部変調型光センサとも呼ばれます。
外部信号によって変調される光波の物理的特性パラメータの変化に応じて、光波の変調は光強度変調、光周波数変調、光波長変調、光位相変調、偏光変調の5種類に分けることができる。
既存の光検出器は光の強度にしか反応できず、光の周波数、波長、位相、偏光変調信号に直接応答できないため、何らかの変換技術によって強度信号に変換する必要があります。検出を受信して実装します。
光ファイバセンシング技術アプリケーション分類
光強度変調
光強調は、光ファイバセンシング技術において比較的単純で広く使用されている変調方式です。基本原理は、外的な信号の乱れ(測定)を用いて、光(広いスペクトル光または特定波長光)の強度(すなわち変調)をファイバで変更し、出力光強度(復調)を測定して外部信号を達成することです。測定。
位相変調
光位相変調とは、外部信号の一定の法則に従って光ファイバに伝播する光波の位相の変化(測定)をいい、そして光相の変化量は測定された外部量を反映する。
光ファイバセンシング技術では、一般に3種類の光位相変調が使用されています。一つのタイプは機能変調であり、外部信号は力ひずみ効果を通じてセンシングファイバの幾何学的な大きさや屈折率を変化させ、熱歪み効果、弾性光効果、光ファイバの熱光学効果、光ファイバの光相変化を引き起こす。光位相の変調を実現する。2番目のタイプはサニャック効果変調です。外部信号(回転)は、ファイバ自体のパラメータを変更しません。代わりに、慣性フィールドの円形ファイバーが回転して、反対方向に伝搬している2つのビーム間の対応する光路差を生成します。光位相の変調。第3のタイプは、非機能変調、すなわち、光波路差を感知ファイバ外部の光ファイバに変えて光ファイバにおける光相の変調である。
偏光変調
偏光変調とは、外部信号(測定)が、光波の偏光の面の偏向を一定の方法で起こす(光学的回転)または複屈折させ、これにより光の偏光特性の変化を引き起こし、光の偏光状態の変化を検出することによって意味する。外界が測定されることを測定することができる。
波長変調
外部信号(測定)は、周波数選択、フィルタリング等により光ファイバ内の透過光の波長を変化させ、測定された波長変化を検出・測定することができる。このタイプの変調は光学と呼ばれる波長変調。
光波長変調の電流方法は主に光周波数選択とフィルタリングである。従来の光波長変調方法には、主にF-P干渉フィルタリング、暴動偏光複次フィルタリング、および様々な変位スペクトル選択などの外部変調技術が含まれる。過去20年間、特に近年急速に発展してきた繊維格子フィルタリング技術は、機能性光学波長変調技術の新たな展望を開いた。
周波数変調タイプ
光周波数変調とは、外部信号(測定)が光ファイバ内で送信される光波の周波数を変調し、周波数オフセットが測定を反映することを意味する。現在、ドップラー法ではより多くの変調方法が使用されており、つまり、外部信号はドップラー効果を通して受信ファイバ内の光波の周波数を変調し、非機能的変調である。
センサーの特性:
電磁干渉に対する高感度・免疫力。光ファイバセンサ検出システムは外部の電波に干渉しにくいため、光信号が送信中に電磁波と相互作用せず、電気的なノイズの影響を受けません。この機能により、電力システムの検出にファイバセンサが得られます。広く使用されています。
繊維は柔軟性と靭性が良好なので、現場での検査のニーズに応じてセンサーを異なる形状にすることができます。
測定周波数帯域幅と動的応答範囲が大きい。
それは強い可搬性を有し、音場、磁場、圧力、温度、加速度、変位、液体レベル、流れ、流れ、流れ、放射および等を含む異なった物理的な量のセンサーになることができる。
非常に埋め込み性が高く、コンピューターや光ファイバーシステムとの接続が容易で、システムのテレメトリと制御を容易に実装できます。
Application:
構造工学検査における光ファイバセンシング技術
ブリッジ検出における光ファイバセンシング技術
地盤工学における光ファイバセンシング技術
光ファイバセンシング技術の軍事応用