Strokovno znanje

Razvoj in uporaba optičnih temperaturnih senzorjev

2021-04-09
Vse v naravi je tesno povezano s temperaturo. Odkar je Galilei izumil termometer, so ljudje začeli uporabljati temperaturo za merjenje.
Senzorji temperature so najzgodaj razviti in najbolj razširjeni senzorji. Toda senzor, ki temperaturo res spremeni v električni signal, je izumil nemški fizik Saibei, kasnejši termoelementni senzor. Po 50 letih je Siemens v Nemčiji izumil platinasti uporovni termometer. S podporo polprevodniške tehnologije je to stoletje razvilo vrsto temperaturnih senzorjev, vključno s polprevodniškimi senzorji s termočleni. Temu primerno so bili na podlagi zakona interakcije med valovanjem in snovjo razviti akustični temperaturni senzorji, infrardeči senzorji in mikrovalovni senzorji.
Od pojava optičnih vlaken v sedemdesetih letih 20. stoletja se je z razvojem laserske tehnologije izkazalo, da imajo optična vlakna vrsto prednosti v teoriji in praksi. Vse večjo pozornost je deležna tudi uporaba optičnih vlaken na področju tehnologije zaznavanja. Z razvojem znanosti in tehnologije se je pojavilo veliko optičnih temperaturnih senzorjev in pričakuje se, da bodo v valu nove tehnološke revolucije optični temperaturni senzorji široko uporabljeni in igrali več vlog.
Osnovno načelo delovanja temperaturnega senzorja z optičnimi vlakni je, da se svetloba iz svetlobnega vira pošlje v modulator skozi optično vlakno, temperatura parametra, ki ga je treba izmeriti, pa medsebojno vpliva na svetlobo, ki vstopa v območje modulacije, da povzroči optične lastnosti svetlobo (kot sta intenzivnost in valovna dolžina svetlobe). Sprememba frekvence, faze itd., imenovana modulirana signalna svetloba. Po pošiljanju na fotodetektor po optičnem vlaknu se po demodulaciji pridobijo izmerjeni parametri.
Obstaja veliko vrst temperaturnih senzorjev iz optičnih vlaken, ki jih lahko glede na princip delovanja razdelimo na funkcionalne in prenosne. Funkcionalni senzor temperature optičnega vlakna meri temperaturo z uporabo različnih karakteristik (faza, polarizacija, intenziteta itd.) optičnega vlakna kot funkcije temperature. Čeprav imajo ti senzorji značilnosti prenosa in zaznavanja, povečajo tudi občutljivost in desenzibilizacijo.
Vlakno senzorja temperature vlaken prenosnega tipa služi le kot optični prenos signala, da se izognemo zapletenemu okolju območja merjenja temperature. Modulacijska funkcija predmeta, ki ga je treba meriti, se realizira z občutljivimi komponentami drugih fizikalnih lastnosti. Takšni senzorji imajo zaradi prisotnosti optičnih vlaken težave z optično sklopko z zaznavno glavo, povečujejo kompleksnost sistema in so občutljivi na motnje, kot so mehanske vibracije.
Razviti so bili različni temperaturni senzorji z optičnimi vlakni.
Sledi kratek uvod v status raziskav več glavnih temperaturnih senzorjev iz optičnih vlaken. Med njimi so optični interferenčni temperaturni senzorji, polprevodniški absorpcijski senzorji temperature vlaken in senzorji temperature vlaknenih rešetk.
Optični temperaturni senzorji so bili od svojega začetka uporabljeni v energetskih sistemih, gradbeništvu, kemični, vesoljski, medicinski in pomorski razvoj ter so dosegli veliko število zanesljivih aplikacijskih rezultatov. Njena uporaba je področje, ki je v vzponu in ima zelo široko razvojno perspektivo. Doslej je bilo veliko sorodnih raziskav doma in v tujini, čeprav je prišlo do velikega napredka na področju občutljivosti, merilnega območja in ločljivosti, vendar verjamem, da bo s poglabljanjem raziskav, glede na specifični namen uporabe, več in večja natančnost, preprostejša struktura, nižji stroški, bolj praktične rešitve in nadaljnje spodbujanje razvoja temperaturnih senzorjev.
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept