S hitrim razvojem komunikacijskih tehnologij optičnih vlaken in optičnih vlaken se je pojavila tehnologija zaznavanja optičnih vlaken. Od svojega rojstva so se senzorji iz optičnih vlaken hitro razvili zaradi svoje majhnosti, majhne teže, visoke občutljivosti, hitrega odziva, močne zmogljivosti proti elektromagnetnim motnjam in enostavne uporabe ter se pogosto uporabljajo v kemični medicini, industriji materialov, varstvu vode. in električna energija, ladje, premogovniki in gradbeništvo na različnih področjih. Še posebej danes, s hitrim razvojem interneta stvari, statusa tehnologije zaznavanja optičnih vlaken ni mogoče prezreti.
1 Osnovno načelo in razvojni status optičnih senzorjev
1.1 Osnovna načela in klasifikacija optičnih senzorjev
Tehnologija zaznavanja optičnih vlaken je nova vrsta tehnologije zaznavanja, razvita v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Ko se svetloba širi skozi optično vlakno, se odbije od svetlobe pod vplivom zunanje temperature, tlaka, premika, magnetnega polja, električnega polja in vrtenja. , lomni in absorpcijski učinki, optični Dopplerjev učinek, akustično-optični, elektro-optični, magneto-optični in elastični učinki, itd., lahko neposredno ali posredno spremenijo amplitudo, fazo, polarizacijsko stanje in valovno dolžino svetlobnega vala, tako vlakna Kot občutljiva komponenta za zaznavanje različnih fizikalnih veličin.
Optični senzor je v glavnem sestavljen iz vira svetlobe, oddajnega vlakna, fotodetektorja in dela za obdelavo signala. Osnovno načelo je, da se svetloba iz svetlobnega vira pošlje v zaznavno glavo (modulator) skozi optično vlakno, tako da parametri, ki jih je treba meriti, medsebojno delujejo s svetlobo, ki vstopa v modulacijsko območje, kar ima za posledico optične lastnosti svetlobe ( kot so intenzivnost, valovna dolžina, frekvenca svetlobe, faza, polarizacijsko stanje itd., se spremenijo, da postane modulirana signalna svetloba, ki se nato pošlje fotodetektorju skozi optično vlakno, da pretvori optični signal v električni signal, in končno se signal obdela za obnovitev izmerjene fizične količine.. Obstaja veliko tipov senzorjev iz optičnih vlaken, ki jih na splošno lahko razvrstimo na funkcionalne (tip zaznavanja) senzorje in senzorje nefunkcionalnega tipa (tipa, ki prenašajo svetlobo).
Funkcionalni senzor je značilen po sposobnosti optičnega vlakna, da je občutljiv na zunanje informacije in zmožnost zaznavanja. Ko se optično vlakno uporablja kot občutljiva komponenta, se pri merjenju v optičnem vlaknu spremenijo značilnosti jakosti, faze, frekvence ali polarizacijskega stanja svetlobe. Funkcija modulacije je realizirana. Nato se signal, ki ga je treba izmeriti, pridobi z demodulacijo moduliranega signala. Pri tovrstnem senzorju optično vlakno ne igra le vloge prenosa svetlobe, ampak ima tudi vlogo "čuta".
Nefunkcionalni senzorji uporabljajo druge občutljive komponente za zaznavanje izmerjenih sprememb. Optično vlakno deluje le kot prenosni medij za informacije, torej optično vlakno služi le kot svetlobni vodnik [3]. V primerjavi s tradicionalnimi električnimi senzorji imajo senzorji iz optičnih vlaken močno sposobnost protielektromagnetnih motenj, dobro električno izolacijo in visoko občutljivost, zato se pogosto uporabljajo na različnih področjih, kot so okolje, mostovi, jezovi, naftna polja, klinično medicinsko testiranje in varnost hrane. Testiranje in druga področja.
1.2 Razvojni status optičnih senzorjev
Od rojstva optičnega senzorja so njegovo superiornost in široko uporabo pozorno spremljale in visoko cenile vse države sveta ter ga aktivno raziskujejo in razvijajo. Trenutno so bili senzorji z optičnimi vlakni izmerjeni za več kot 70 fizičnih veličin, kot so premik, tlak, temperatura, hitrost, vibracije, nivo tekočine in kot. Nekatere države, kot so ZDA, Velika Britanija, Nemčija in Japonska, so se osredotočile na šest vidikov optičnih senzorskih sistemov, sodobnih digitalnih sistemov za krmiljenje optičnih vlaken, optičnih žiroskopov, spremljanja jedrskega sevanja, spremljanja letalskih motorjev in civilnih programov ter dosegle določene dosežki.
Raziskovalno delo optičnih senzorjev na Kitajskem se je začelo leta 1983. Raziskave optičnih senzorjev, ki so jih opravile nekatere univerze, raziskovalni inštituti in podjetja, so privedle do hitrega razvoja tehnologije zaznavanja z optičnimi vlakni. 7. maja 2010 je People's Daily poročal, da je "tehnologija neprekinjenega porazdeljenega optičnega zaznavanja, ki temelji na učinku Brillouin", ki jo je izumil Zhang Xuping, profesor na Fakulteti za inženiring in management Univerze Nanjing, prestala organizirano strokovno oceno s strani Ministrstva za šolstvo. Strokovna skupina za ocenjevanje soglasno verjame, da ima ta tehnologija močno inovativnost, da ima številne neodvisne pravice intelektualne lastnine in da je dosegla domačo vodilno raven in mednarodno napredno raven tehnologije ter ima dobre možnosti za uporabo. Bistvo te tehnologije je uporaba koncepta interneta stvari, ki zapolnjuje vrzel v internetu stvari na Kitajskem.
2 Osnovna načela interneta stvari
Koncept interneta stvari je bil predlagan leta 1999, njegovo angleško ime pa je "Internet stvari", kar je "omrežje povezanih stvari". Internet stvari temelji na internetu in uporablja informacijsko tehnologijo, kot je tehnologija RFID (radiofrekvenčna identifikacija), infrardeči senzorji, sistemi za globalno pozicioniranje in laserski skenerji za povezovanje predmetov z internetom za izmenjavo informacij in komunikacijo. Omrežje, ki locira, inteligentno identificira, sledi, spremlja in upravlja. Tehnična arhitektura interneta stvari je sestavljena iz treh ravni: zaznavnega sloja, omrežnega sloja in aplikacijskega sloja.
