дипломы,диссертации,курсовые,контрольные,рефераты,отчеты на заказ

4. Настоящее и будущее волоконной оптики

4.4 Волоконно-оптические датчики

Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти все. Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, колебания, массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле, концентрацию газа, дозу радиационного излучения и т.д..

Помимо высоких метрологических характеристик датчики должны обладать высокой надежностью, долговечностью, стабильностью, малыми габаритами, массой и энергопотреблением, совместимостью с микроэлектронными устройствами обработки информации при низкой трудоемкости изготовления и небольшой стоимости. Этим требованиям в максимальной степени удовлетворяют волоконно-оптические датчики.

Основными элементами волоконно-оптического датчика являются оптическое волокно, светоизлучающие (источник света) и светоприемные устройства, оптический чувствительный элемент.

В истории волоконно-оптических датчиков трудно зафиксировать какой-либо начальный момент в отличие от истории волоконно-оптических линий связи. Первые публикации о проектах и экспериментах с измерительной техникой, в которой использовалось бы оптическое волокно, начали появляться с 1973 г.

К 1978 г. число исследований и разработок в Японии и других странах стало уже ощутимым. Однако в публикациях 1970-х годов термин «волоконно-оптический датчик» еще не был общепринятым. В японской технической литературе этого периода чаще всего использовался термин «измеритель на основе оптических волокон», а в статьях на английском языке «оптический датчик на волокне». Лишь в 1981 г. термин «волоконно-оптический датчик» признан всеми и окончательно утвердился после состоявшейся в 1982 г. в Лондоне первой международной конференции по волоконно-оптическим датчикам.

Если классифицировать волоконно-оптические датчики с точки зрения применения в них оптического волокна, то, как уже было отмечено выше, их можно грубо разделить на датчики, в которых оптическое волокно используется в качестве линии передачи, и датчики, в которых оно используется в качестве чувствительного элемента.

В датчиках типа «линии передачи» используются в основном многомодовые оптические волокна, а в датчиках сенсорного типа чаще всего - одномодовые.

Волоконно-оптические датчики используют:

1) Изменение характеристик волокна (рис. 4.3, а) при механическом воздействии. При этом используются такие физические явления, как эффект Фарадея, эффект Керра.
2) Изменение параметров передаваемого света (рис. 4.3, б).
3) Преобразование «физическая величина свет». Чувствительным элементом может быть как сам измеряемый объект, так и специальный элемент, прикрепляемый к нему (рис. 4.3, в).

Структура волоконно-оптических датчиков
Рис. 4.3 Классификация основных структур волоконно-оптических датчиков:
а) с изменением характеристик волокна. Используемые физические явления: эффект Фарадея, эффект Керра, изменение давления, радиация. Материал - люминесцентное волокно; б) с изменением параметров передаваемого света; в) с чувствительным элементом на торце волокна

Волоконно-оптические технологии используются в приборах: определения давления, температуры, загрязнений, магнитных и электрических полей, ускорений и т.д. Волоконно-оптические гироскопы очень надежны, так как у них нет движущихся частей.

Другие статьи по теме

дипломы,курсовые,рефераты,контрольные,диссертации,отчеты на заказ