Con el rápido desarrollo de la fibra óptica y las tecnologías de comunicación por fibra óptica, surgió la tecnología de detección de fibra óptica. Desde su nacimiento, los sensores de fibra óptica se han desarrollado rápidamente debido a su pequeño tamaño, peso ligero, alta sensibilidad, respuesta rápida, fuerte capacidad de interferencia antielectromagnética y facilidad de uso, y son ampliamente utilizados en medicina química, industria de materiales, conservación de agua. y energía eléctrica, barcos, minas de carbón e ingeniería civil en varios campos. Especialmente hoy, con el rápido desarrollo de Internet de las cosas, no se puede ignorar el estado de la tecnología de detección de fibra óptica.
1 Principio básico y estado de desarrollo de los sensores de fibra óptica
1.1 Principios básicos y clasificación de los sensores de fibra óptica
La tecnología de detección de fibra óptica es un nuevo tipo de tecnología de detección desarrollada en la década de 1970. Cuando la luz se propaga a través de una fibra óptica, se refleja bajo la influencia de la temperatura externa, la presión, el desplazamiento, el campo magnético, el campo eléctrico y la rotación. , efectos de refracción y absorción, efecto Doppler óptico, efectos acústico-ópticos, electro-ópticos, magneto-ópticos y elásticos, etc., pueden cambiar directa o indirectamente la amplitud, la fase, el estado de polarización y la longitud de onda de la onda de luz, por lo que la fibra Como componente sensible para detectar diversas cantidades físicas.
El sensor de fibra óptica se compone principalmente de una fuente de luz, una fibra de transmisión, un fotodetector y una parte de procesamiento de señal. El principio básico es que la luz de la fuente de luz se envía al cabezal de detección (modulador) a través de la fibra óptica, de modo que los parámetros a medir interactúen con la luz que ingresa al área de modulación, lo que da como resultado las propiedades ópticas de la luz ( tales como la intensidad, la longitud de onda, la frecuencia de la luz, la fase, el estado de polarización, etc. se cambian para convertirse en luz de señal modulada, que luego se envía al fotodetector a través de la fibra óptica para convertir la señal óptica en una señal eléctrica, y finalmente, la señal se procesa para restaurar la cantidad física medida.Hay muchos tipos de sensores de fibra óptica, y generalmente se pueden clasificar en sensores funcionales (tipo de detección) y sensores de tipo no funcional (tipo de transmisión de luz).
El sensor funcional se caracteriza por la capacidad de la fibra óptica de ser sensible a la información externa y la capacidad de detección. Cuando la fibra óptica se utiliza como componente sensible, cuando se mide en la fibra óptica, las características de intensidad, fase, frecuencia o estado de polarización de la luz cambiarán. La función de modulación se realiza. Luego, la señal a medir se obtiene demodulando la señal modulada. En este tipo de sensor, la fibra óptica no solo juega el papel de transmisión de luz, sino que también juega el papel de "sentido".
Los sensores no funcionales utilizan otros componentes sensibles para detectar los cambios medidos. La fibra óptica actúa solo como medio de transmisión de información, es decir, la fibra óptica solo sirve como guía de luz [3]. En comparación con los sensores eléctricos tradicionales, los sensores de fibra óptica tienen una fuerte capacidad de interferencia antielectromagnética, buen aislamiento eléctrico y alta sensibilidad, por lo que se utilizan ampliamente en varios campos, como medio ambiente, puentes, represas, yacimientos petrolíferos, pruebas médicas clínicas y seguridad alimentaria. Pruebas y otros campos.
1.2 Estado de desarrollo de los sensores de fibra óptica
Desde el nacimiento del sensor de fibra, todos los países del mundo han observado atentamente y valorado su superioridad y amplia aplicación, y se ha investigado y desarrollado activamente. En la actualidad, los sensores de fibra óptica han sido medidos para más de 70 magnitudes físicas como desplazamiento, presión, temperatura, velocidad, vibración, nivel de líquido y ángulo. Algunos países, como Estados Unidos, Gran Bretaña, Alemania y Japón, se han centrado en seis aspectos de los sistemas de sensores de fibra óptica, los modernos sistemas de control de fibra digital, los giroscopios de fibra óptica, el control de la radiación nuclear, el control de los motores de aeronaves y los programas civiles, y han logrado ciertos logros
El trabajo de investigación de sensores de fibra óptica en China comenzó en 1983. La investigación sobre sensores de fibra óptica por parte de algunas universidades, institutos de investigación y empresas ha llevado al rápido desarrollo de la tecnología de detección de fibra óptica. El 7 de mayo de 2010, el Diario del Pueblo informó que la "tecnología de detección de fibra óptica distribuida continua basada en el efecto Brillouin" inventada por Zhang Xuping, profesor de la Escuela de Ingeniería y Administración de la Universidad de Nanjing, pasó la evaluación de expertos organizada por el Ministerio de Educación. El grupo de expertos en evaluación cree unánimemente que esta tecnología tiene una fuerte innovación, posee una serie de derechos de propiedad intelectual independientes y ha alcanzado el nivel líder nacional y el nivel avanzado internacional en tecnología, y tiene una buena perspectiva de aplicación. La esencia de esta tecnología es el uso del concepto de Internet de las Cosas, que llena el vacío en el Internet de las Cosas en China.
2 Los principios básicos del Internet de las Cosas
El concepto de Internet de las Cosas fue propuesto en 1999, y su nombre en inglés es "The Internet of Things", que es "la red de cosas conectadas". El Internet de las cosas se basa en Internet y utiliza tecnología de la información como la tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia), sensores infrarrojos, sistemas de posicionamiento global y escáneres láser para conectar elementos a Internet para realizar el intercambio de información y la comunicación. Una red que localiza, identifica inteligentemente, rastrea, monitorea y administra. La arquitectura técnica del Internet de las cosas consta de tres niveles: la capa de percepción, la capa de red y la capa de aplicación.
