انواع سنسورهای فیبر ofs چیست؟

در حوزه پویای فناوری حسگرهای نوری، OFS (سنسورهای فیبر نوری) به عنوان یک نوآوری انقلابی ظهور کرده است که حساسیت، دقت و سازگاری بی نظیری را در طیف گسترده ای از صنایع ارائه می دهد. به‌عنوان یک تامین‌کننده فیبر OFS، مشتاقم انواع حسگرهای فیبر OFS را بررسی کنم و ویژگی‌های منحصربه‌فرد، کاربردها و آخرین پیشرفت‌ها در این زمینه را بررسی کنم.

حسگرهای فیبر OFS درونی در مقابل خارجی

قبل از اینکه انواع خاصی از سنسورهای فیبر OFS را بررسی کنیم، درک تمایز اساسی بین سنسورهای درونی و بیرونی ضروری است. حسگرهای ذاتی به خود فیبر نوری به عنوان عنصر حسگر متکی هستند. تغییرات در خواص فیزیکی فیبر، مانند دما، کرنش یا فشار، مستقیماً بر نور منتشر شده از طریق آن تأثیر می گذارد. این منجر به تغییرات قابل اندازه گیری در پارامترهای نوری مانند شدت، فاز یا طول موج می شود. در مقابل، حسگرهای بیرونی از فیبر نوری در درجه اول به عنوان وسیله ای برای انتقال نور به و از یک عنصر حسگر جداگانه استفاده می کنند. این حسگرهای خارجی می توانند از مواد مختلفی ساخته شوند و برای پاسخ به محرک های محیطی خاص طراحی شده اند.

انواع سنسورهای فیبر OFS

1. سنسورهای فیبر براگ گریتینگ (FBG).

سنسورهای فیبر براگ گریتینگ یکی از شناخته شده ترین و پرکاربردترین انواع OFS هستند. این حسگرها با ایجاد یک تغییر دوره ای در ضریب شکست هسته فیبر ایجاد می شوند. هنگامی که نور از طریق FBG عبور می کند، یک طول موج خاص (طول موج براگ) به عقب منعکس می شود، در حالی که بقیه طول موج ها از آن عبور می کنند. تغییرات دما یا کرنش باعث تغییر در طول موج براگ می شود که می تواند دقیقاً اندازه گیری شود.

سنسورهای FBG بسیار دقیق هستند و می توانند چندین پارامتر را به طور همزمان اندازه گیری کنند. آنها کاربردهایی در مهندسی عمران برای نظارت بر سلامت سازه پل ها، ساختمان ها و سدها پیدا می کنند. در صنعت هوافضا از حسگرهای FBG برای نظارت بر یکپارچگی اجزای هواپیما استفاده می شود. اندازه کوچک، وزن سبک و مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی آنها را به انتخابی ایده آل برای این کاربردهای با تکنولوژی بالا تبدیل می کند.

2. سنسورهای تداخل سنجی

سنسورهای تداخل سنجی بر اساس اصل تداخل دو یا چند موج نوری کار می کنند. الگوی تداخل به تغییرات در طول مسیر نوری بسیار حساس است که می تواند تحت تأثیر پارامترهای فیزیکی مانند کرنش، دما یا امواج صوتی باشد. انواع مختلفی از سنسورهای تداخل سنجی وجود دارد، از جمله تداخل سنج های Mach - Zehnder، Michelson و Sagnac.

تداخل سنج Mach - Zehnder نور را به دو مسیر تقسیم می کند. یک مسیر به عنوان یک عنصر حسگر عمل می کند، در حالی که مسیر دیگر به عنوان یک مرجع عمل می کند. هر گونه تغییر در شرایط فیزیکی در طول مسیر سنجش باعث تغییر فاز بین دو پرتو می شود. هنگامی که پرتوها دوباره ترکیب می شوند، تغییر فاز منجر به تغییر در الگوی تداخل می شود.

حسگرهای تداخل سنجی حساسیت بسیار بالایی دارند و معمولاً در کاربردهایی مانند پایش لرزه ای، تشخیص آکوستیک و در صنایع دفاعی برای شناسایی زیردریایی های زیر آب استفاده می شوند.

3. سنسورهای فیبر نوری توزیع شده (DFOS)

برخلاف حسگرهای نقطه ای مانند FBG، سنسورهای فیبر نوری توزیع شده می توانند اندازه گیری های مداوم را در طول کل فیبر نوری ارائه دهند. دو نوع اصلی DFOS وجود دارد: سنسورهای مبتنی بر رامان و سنسورهای مبتنی بر Brillouin.

DFOS مبتنی بر رامان دما را در امتداد فیبر اندازه گیری می کند. هنگامی که نور از طریق فیبر منتقل می شود، بخش کوچکی از نور رامان پراکنده می شود. نسبت شدت سیگنال های ضد استوکس و استوکس رامان وابسته به دما است. با تجزیه و تحلیل نور پراکنده رامان در نقاط مختلف فیبر، می توان مشخصات دما را تعیین کرد.

DFOS مبتنی بر Brillouin می تواند هم دما و هم فشار را اندازه گیری کند. نور پراکنده بریلوین یک تغییر فرکانس (تغییر فرکانس بریلوین) را تجربه می کند که به دما و کرنش فیبر مربوط می شود. سنسورهای فیبر نوری توزیع شده در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله نظارت بر خط لوله، نظارت بر سلامت کابل برق، و نظارت ژئوتکنیکی استفاده می شود.

4. سنسورهای پلاریمتری

سنسورهای پلاریمتری بر تغییرات در حالت پلاریزاسیون نور در فیبر نوری متکی هستند. عوامل خارجی مانند تنش، دما و میدان های مغناطیسی می توانند خواص قطبش نور را تغییر دهند. سنسورهای پلاریمتری به ویژه برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی مانند تنش و کرنش در محیط های پیچیده مفید هستند.

انواع فیبر برای سنسورهای فیبر OFS

انتخاب فیبر نوری نقش مهمی در عملکرد سنسورهای فیبر OFS ایفا می کند. برخی از انواع فیبر رایج برای کاربردهای حسگر عبارتند از:

• فیبر تک حالته با پراکندگی غیرصفر منطقه موثر بزرگ G.655[لینک:فیبر تک حالته با پراکندگی غیرصفر منطقه موثر بزرگ G.655]: این نوع فیبر یک منطقه موثر بزرگ را ارائه می دهد که اثرات غیرخطی را کاهش می دهد و برای ارتباطات طولانی مدت و برخی کاربردهای حسگر که در آن سیگنال های با قدرت بالا دخالت دارند مناسب است.
• فیبر نوری تک حالته غیر حساس G.657.b3[لینک:فیبر نوری تک حالته غیر حساس G.657.b3]: این فیبر با خواص خمشی عالی خود - غیر حساس - برای کاربرد در فضاهای تنگ یا جاهایی که فیبر ممکن است در معرض خمش قرار گیرد، مانند نصب حسگرهای داخلی، مناسب است.
• G.657.a1 Bend Insensitive Single Mode Fiber[لینک:G.657.a1 Bend Insensitive Single Mode Fiber]: مشابه G.657.b3، اما با ویژگی‌های خمش متفاوت، یک انتخاب محبوب برای شبکه‌های دسترسی و برخی کاربردهای حسگر است که به انعطاف‌پذیری نیاز دارند.

کاربردهای سنسورهای فیبر OFS

تطبیق پذیری سنسورهای فیبر OFS منجر به پذیرش آنها در طیف گسترده ای از صنایع شده است:

• بخش انرژی: در خطوط لوله نفت و گاز، سنسورهای فیبر OFS می توانند دما، کرنش و نشت را کنترل کنند. در تولید برق، می توان از آنها برای نظارت بر وضعیت ترانسفورماتورها و کابل های فشار قوی استفاده کرد.
• پایش محیط زیست: سنسورهای فیبر OFS می توانند پارامترهایی مانند دما، رطوبت و سطح آب در رودخانه ها، دریاچه ها و اقیانوس ها را اندازه گیری کنند. آنها همچنین برای نظارت بر کیفیت هوا استفاده می شوند.
• رشته پزشکی: این سنسورها را می توان برای اقدامات پزشکی کم تهاجمی مانند اندازه گیری فشار خون، دما و اشباع اکسیژن در داخل بدن انسان استفاده کرد.

آینده سنسورهای فیبر OFS

آینده سنسورهای فیبر OFS امیدوارکننده به نظر می رسد، با تحقیقات مداوم بر بهبود عملکرد سنسور، کاهش هزینه ها و گسترش حوزه های کاربردی آنها. پیشرفت در فناوری نانو و فوتونیک احتمالاً منجر به توسعه حسگرهای حساس تر و همه کاره تر می شود.

برای خرید و بحث تماس بگیرید

اگر علاقه مند به کاوش در طیف متنوعی از سنسورهای فیبر OFS هستید یا نیازهای خاصی برای پروژه های خود دارید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. تیم کارشناسان ما می توانند پشتیبانی فنی عمیق را ارائه دهند و به شما در انتخاب مناسب ترین راه حل های حسگر کمک کنند. چه در مرحله تحقیق و توسعه باشید و چه برای استقرار در مقیاس بزرگ آماده باشید، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا و خدمات عالی هستیم. امروز با ما گفتگو کنید تا دریابید که چگونه حسگرهای فیبر OFS ما می توانند عملکرد و قابلیت اطمینان برنامه های شما را افزایش دهند.

مراجع

• کاشیاپ، رامان. گریتینگ فیبر براگ. انتشارات دانشگاهی، 1378.
• بائو، شیائوی و ال جی گو. "پیشرفت اخیر در سنسورهای فیبر نوری." حسگرها و محرک A: فیزیکی 123 - 124 (2005): 1 - 17.
• اود، اریک. حسگرهای فیبر نوری: مقدمه ای برای مهندسان و دانشمندان. Wiley - IEEE Press، 2011.