ในปีพ. ศ. 2503 แสงเลเซอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นและหลังจากการประดิษฐ์เลเซอร์นักวิจัยได้แสดงความสนใจที่จะศึกษาการประยุกต์ใช้ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงเพื่อการตรวจจับการสื่อสารข้อมูลและการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย ต่อจากนั้น ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง ได้กลายเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการส่งข้อมูลระดับกิกะบิตและมากกว่ากิกะบิต การสื่อสารใยแก้วนำแสงประเภทนี้ใช้ในการส่งข้อมูลเสียงโทรมาตรและวิดีโอผ่านการสื่อสารทางไกลหรือเครือข่ายคอมพิวเตอร์หรือ LAN เทคโนโลยีนี้ใช้คลื่นแสงเพื่อส่งข้อมูลผ่านเส้นใยโดยเปลี่ยนสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เป็นแสง คุณลักษณะเฉพาะที่ยอดเยี่ยมบางประการของเทคโนโลยีนี้ ได้แก่ น้ำหนักเบาการลดทอนต่ำเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงการส่งสัญญาณทางไกลความปลอดภัยในการส่งและอื่น ๆ

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก

อย่างมีนัยสำคัญ เทคโนโลยีโทรคมนาคม ได้เปลี่ยนแปลงความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง การปฏิวัติครั้งสุดท้ายปรากฏขึ้นในฐานะนักออกแบบเพื่อรวมผลลัพธ์ที่สร้างสรรค์ของ อุปกรณ์ optoelectronic ด้วยอุปกรณ์สื่อสารใยแก้วนำแสงเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ส่วนประกอบหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เหล่านี้มักได้รับการพัฒนาสำหรับแอพพลิเคชั่นเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ความสามารถของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์เพิ่มขึ้นแทนที่เซ็นเซอร์แบบเดิม

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก

เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงเรียกอีกอย่างว่าเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงใช้ใยแก้วนำแสงหรือองค์ประกอบตรวจจับ เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เพื่อตรวจจับปริมาณบางอย่างเช่นอุณหภูมิความดันการสั่นสะเทือนการเคลื่อนตัวการหมุนหรือความเข้มข้นของสารเคมี เส้นใยมีประโยชน์มากมายในด้านการตรวจจับระยะไกลเนื่องจากไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในสถานที่ห่างไกลและมีขนาดเล็ก

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์เป็นสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับสภาวะที่ไม่อ่อนไหวรวมถึงเสียงรบกวนการสั่นสะเทือนสูงความร้อนสูงสภาพแวดล้อมที่เปียกและไม่เสถียร เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถติดตั้งในพื้นที่ขนาดเล็กได้อย่างง่ายดายและสามารถวางตำแหน่งได้อย่างถูกต้องในทุกที่ที่ต้องการเส้นใยยืดหยุ่น การกะความยาวคลื่นสามารถคำนวณได้โดยใช้อุปกรณ์สะท้อนแสงแบบโดเมนความถี่แสง การหน่วงเวลาของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์สามารถตัดสินใจได้โดยใช้อุปกรณ์เช่นตัวสะท้อนแสงโดเมนเวลาออปติคอล

แผนภาพบล็อกของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์

แผนภาพบล็อกทั่วไปของเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกแสดงไว้ด้านบน แผนภาพบล็อกประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง ( ไดโอดเปล่งแสง , เลเซอร์และเลเซอร์ไดโอด), ใยแก้วนำแสง, ชิ้นส่วนตรวจจับ, เครื่องตรวจจับแสงและอุปกรณ์ประมวลผลปลายทาง (เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมออปติกออสซิลโลสโคป) เซ็นเซอร์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสามประเภทตามหลักการทำงานตำแหน่งเซ็นเซอร์และการใช้งาน

ประเภทของระบบเซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก

เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถจำแนกและอธิบายได้ในลักษณะต่อไปนี้:

1. ขึ้นอยู่กับตำแหน่งเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท:

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกภายใน
เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกภายนอก

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกชนิด Intrinsic

ในเซนเซอร์ประเภทนี้การตรวจจับจะเกิดขึ้นภายในเส้นใยเอง เซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของใยแก้วนำแสงในการแปลงการกระทำต่อสิ่งแวดล้อมให้เป็น การมอดูเลต ของลำแสงที่ส่องผ่าน ในที่นี้คุณสมบัติทางกายภาพอย่างหนึ่งของสัญญาณแสงอาจอยู่ในรูปของความถี่เฟสความเข้มของโพลาไรซ์ คุณสมบัติที่มีประโยชน์ที่สุดของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ภายในคือให้การตรวจจับแบบกระจายในระยะทางไกล แนวคิดพื้นฐานของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ภายในจะแสดงในรูปต่อไปนี้

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกชนิด Intrinsic

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกชนิด Extrinsic

ในไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ชนิดภายนอกอาจใช้ไฟเบอร์เป็นตัวพาข้อมูลที่แสดงทางไปยังกล่องดำ มันสร้างสัญญาณไฟขึ้นอยู่กับข้อมูลที่มาถึงกล่องดำ กล่องดำอาจทำจากกระจก,ก๊าซหรือกลไกอื่นใดที่สร้างสัญญาณแสง เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้ในการวัดการหมุนความเร็วในการสั่นสะเทือนการเคลื่อนที่การบิดแรงบิดและความเร่ง ที่สำคัญ ประโยชน์ของเซ็นเซอร์เหล่านี้ คือความสามารถในการเข้าถึงสถานที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้

เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกชนิด Extrinsic

“ตัวเสริมแบบเต็ม 2 บิต ”

ตัวอย่างที่ดีที่สุดของเซ็นเซอร์นี้คือการวัดอุณหภูมิภายในของเครื่องยนต์เจ็ตของเครื่องบินที่ใช้เส้นใยเพื่อส่งรังสีไปยังไพโรมิเตอร์รังสีซึ่งอยู่ด้านนอกของเครื่องยนต์ ในทำนองเดียวกันเซ็นเซอร์เหล่านี้ยังสามารถใช้เพื่อวัดอุณหภูมิภายในของ หม้อแปลง . เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้การป้องกันสัญญาณการวัดที่ยอดเยี่ยมจากความเสียหายของเสียง รูปต่อไปนี้แสดงแนวคิดพื้นฐานของเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงภายนอก

2. ตามหลักการทำงานไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบ่งออกเป็นสามประเภท:

ขึ้นอยู่กับความเข้ม
ตามเฟส
ตามโพลาไรซ์

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบความเข้ม

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ที่ใช้ความเข้มต้องการแสงมากกว่าและเซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เส้นใยคอร์ขนาดใหญ่หลายโหมดรูปที่แสดงให้แนวคิดเกี่ยวกับการทำงานของความเข้มแสงเป็นพารามิเตอร์การตรวจจับรวมถึงวิธีการจัดเรียงนี้ทำให้เส้นใยทำงานเป็น เซ็นเซอร์สั่นสะเทือน เมื่อมีการสั่นสะเทือนจะมีการเปลี่ยนแปลงของแสงแทรกจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งซึ่งจะทำให้เกิดปัญญาในการวัดความกว้างของการสั่นสะเทือน

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบความเข้ม

ในรูปไฟเบอร์ออปติกที่ใกล้กว่าและเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนจะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงในส่วนต่อมา เซ็นเซอร์เหล่านี้มีข้อ จำกัด หลายประการเนื่องจากการสูญเสียตัวแปรในระบบที่ไม่เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม การสูญเสียตัวแปรเหล่านี้รวมถึงการสูญเสียเนื่องจากการเชื่อมต่อการสูญเสียการโค้งงอขนาดเล็กและมาโครการสูญเสียเนื่องจากการเชื่อมต่อที่ข้อต่อเป็นต้นตัวอย่าง ได้แก่ เซ็นเซอร์ที่ใช้ความเข้มหรือเซ็นเซอร์ไมโครเบนด์และเซ็นเซอร์คลื่นที่ไม่มีแสง

ข้อดีของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์เหล่านี้ ได้แก่ ต้นทุนต่ำความสามารถในการทำงานเป็นเซ็นเซอร์แบบกระจายจริงใช้งานง่ายมากความเป็นไปได้ในการมัลติเพล็กซ์ ฯลฯ ข้อเสีย ได้แก่ ความเข้มของแสงและการวัดแบบสัมพัทธ์ที่แตกต่างกันเป็นต้น

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบโพลาไรซ์

เส้นใยนำแสงที่ใช้โพลาไรซ์มีความสำคัญสำหรับเซ็นเซอร์บางประเภท คุณสมบัตินี้สามารถแก้ไขได้โดยตัวแปรภายนอกต่างๆดังนั้นสิ่งเหล่านี้ ประเภทของเซ็นเซอร์ สามารถใช้สำหรับการวัดช่วงของพารามิเตอร์.เส้นใยพิเศษและส่วนประกอบอื่น ๆ ได้รับการพัฒนาให้มีคุณสมบัติโพลาไรซ์ที่แน่นอน โดยทั่วไปสิ่งเหล่านี้จะใช้ในการวัดการสื่อสารและการประมวลผลสัญญาณที่หลากหลาย

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบโพลาไรซ์

การตั้งค่าออปติคอลสำหรับเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกที่ใช้โพลาไรซ์แสดงไว้ด้านบน มีรูปร่างโดยการโพลาไรซ์แสงจากแหล่งกำเนิดแสงผ่านโพลาไรเซอร์ แสงโพลาไรซ์เริ่มต้นที่ 45o ไปยังแกนที่เลือกซึ่งมีความยาวของเส้นใยป้องกันโพลาไรซ์แบบ birefringent เส้นใยส่วนนี้ทำหน้าที่เป็นเส้นใยตรวจจับ จากนั้นความแตกต่างของเฟสระหว่างสถานะโพลาไรซ์ทั้งสองจะเปลี่ยนไปภายใต้สิ่งรบกวนภายนอกเช่นความเครียดหรือความเครียด จากนั้นตามการรบกวนภายนอกโพลาไรเซชันเอาต์พุตจะเปลี่ยนไปดังนั้นเมื่อพิจารณาสถานะโพลาไรซ์เอาต์พุตที่ปลายถัดไปของเส้นใยจะสามารถตรวจจับการรบกวนภายนอกได้

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบเฟส

เซ็นเซอร์ประเภทนี้ใช้เพื่อเปลี่ยนแสงตัวปล่อยสัญญาณข้อมูลซึ่งสัญญาณจะถูกสังเกตโดยเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงตามเฟส เมื่อลำแสงถูกส่งผ่านอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แสงจะแยกออกเป็นสองลำแสงโดยที่ลำแสงหนึ่งสัมผัสกับสภาพแวดล้อมการตรวจจับและลำแสงอีกอันจะถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อมการตรวจจับซึ่งใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง เมื่อคานที่แยกจากกันทั้งสองรวมกันใหม่แล้วพวกมันจะเข้าทางกัน อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ที่นิยมใช้ ได้แก่ Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, grating และ polarimetric interferometers ที่นี่เครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ Mach Zehnder และ Michelson แสดงอยู่ด้านล่าง

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบบเฟส

นี่คือความแตกต่างและความคล้ายคลึงกันระหว่างอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ทั้งสอง ในแง่ของความคล้ายคลึงกันมิเชลสันอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มักถูกพิจารณาว่าเป็นอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Mach Zehnder แบบพับได้ การกำหนดค่าของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Michelson ต้องการตัวเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงเพียงตัวเดียว เนื่องจากแสงผ่านเส้นใยตรวจจับและอ้างอิงสองครั้งการกะระยะของแสงต่อหน่วยความยาวของเส้นใยจึงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ดังนั้นมิเชลสันจึงมีความไวที่ดีขึ้น ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนอีกประการหนึ่งของ Michelson คือเซ็นเซอร์สามารถสอบสวนได้ด้วยเส้นใยเส้นเดียวระหว่างโมดูลตรวจจับต้นทางและแหล่งที่มา แต่จำเป็นต้องมีกระจกสะท้อนแสงคุณภาพดีสำหรับเครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ Michelson

3. จากการใช้งานไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์แบ่งออกเป็นสามประเภทเช่น

เซ็นเซอร์สารเคมี
เซ็นเซอร์ทางกายภาพ
ไบโอเมดิคัลเซนเซอร์

เซ็นเซอร์สารเคมี

เซ็นเซอร์ทางเคมีเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนข้อมูลทางเคมีในรูปแบบของสัญญาณทางกายภาพที่วัดได้ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของสารเคมีบางชนิดเซ็นเซอร์เคมีเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของการวิเคราะห์และอาจรวมถึงอุปกรณ์บางอย่างที่ทำสิ่งต่อไปนี้ ฟังก์ชัน: การประมวลผลสัญญาณการสุ่มตัวอย่างและการประมวลผลข้อมูล เครื่องวิเคราะห์อาจเป็นส่วนสำคัญของระบบอัตโนมัติ

เซ็นเซอร์สารเคมี

การทำงานของเครื่องวิเคราะห์ตามแผนการสุ่มตัวอย่างตามหน้าที่ของเวลาทำหน้าที่เป็นจอภาพ เซ็นเซอร์เหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยการทำงานสองหน่วย: ตัวรับและตัวแปลงสัญญาณ ในส่วนของตัวรับข้อมูลทางเคมีจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ตัวแปลงสัญญาณอาจวัดได้ในส่วนของทรานสดิวเซอร์ข้อมูลทางเคมีจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณการวิเคราะห์และไม่แสดงความไว

เซ็นเซอร์ทางกายภาพ

เซ็นเซอร์ทางกายภาพคืออุปกรณ์ที่สร้างขึ้นตามผลกระทบทางกายภาพและธรรมชาติ เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของระบบ เซ็นเซอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่มีความหมายโดยเซ็นเซอร์เช่นโฟโตอิเล็กทริคเซนเซอร์ เซ็นเซอร์ piezoelectric เซ็นเซอร์ความเครียดต้านทานโลหะและเซ็นเซอร์ตัวต้านทานแบบเพียโซแบบเซมิคอนดักเตอร์

ไบโอเมดิคัลเซนเซอร์

เซ็นเซอร์ชีวการแพทย์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการถ่ายโอนปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่างๆในสาขาชีวการแพทย์ให้เป็นปริมาณไฟฟ้าที่ตรวจจับได้ง่าย ด้วยเหตุนี้เซ็นเซอร์เหล่านี้จึงรวมอยู่ในการวิเคราะห์การดูแลสุขภาพ เทคโนโลยีการตรวจจับนี้เป็นกุญแจสำคัญในการรวบรวมข้อมูลทางพยาธิวิทยาและสรีรวิทยาของมนุษย์

ไบโอเมดิคัลเซนเซอร์

การใช้งานเซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก

ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ถูกใช้ในการใช้งานที่หลากหลายเช่น

การวัดคุณสมบัติทางกายภาพเช่นอุณหภูมิการกระจัด,ความเร็วความเครียดในโครงสร้างทุกขนาดหรือรูปร่างใด ๆ
ตามเวลาจริงตรวจสอบโครงสร้างทางกายภาพของสุขภาพ
อาคารและสะพานอุโมงค์,เขื่อนโครงสร้างมรดก
กล้องมองกลางคืน, ระบบรักษาความปลอดภัยอิเล็กทรอนิกส์ , การตรวจจับการปล่อยชิ้นส่วนและการวัดน้ำหนักล้อของยานพาหนะ

ดังนั้นภาพรวมของ ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ และมีการพูดคุยเกี่ยวกับแอปพลิเคชัน มีข้อดีหลายประการของการใช้ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์สำหรับการสื่อสารทางไกลซึ่ง ได้แก่ ขนาดเล็กน้ำหนักเบากะทัดรัดความไวแสงสูงแบนด์วิดท์กว้าง ฯลฯ ลักษณะทั้งหมดนี้ทำให้ใช้ไฟเบอร์ออปติกเป็นเซ็นเซอร์ได้ดีที่สุด นอกเหนือจากนี้หากต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือ แนวคิดโครงการตามเซ็นเซอร์ คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: