Mit der rasanten Entwicklung der Glasfaser- und Glasfaserkommunikationstechnologien entstand die Glasfasersensortechnologie. Seit ihrer Einführung wurden faseroptische Sensoren aufgrund ihrer geringen Größe, ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Empfindlichkeit, ihrer schnellen Reaktion, ihres starken Schutzes gegen elektromagnetische Störungen und ihrer Benutzerfreundlichkeit rasant weiterentwickelt und finden breite Anwendung in der chemischen Medizin, der Materialindustrie und im Wasserschutz und Elektrizität, Schiffe, Kohlebergwerke und Tiefbau in verschiedenen Bereichen. Gerade heute, mit der rasanten Entwicklung des Internets der Dinge, kann der Status der Glasfaser-Sensortechnologie nicht ignoriert werden.
1 Grundprinzip und Entwicklungsstand faseroptischer Sensoren
1.1 Grundprinzipien und Klassifizierung faseroptischer Sensoren
Die optische Fasersensortechnologie ist eine neue Art von Sensortechnologie, die in den 1970er Jahren entwickelt wurde. Wenn sich Licht durch eine optische Faser ausbreitet, wird es unter dem Einfluss von Außentemperatur, Druck, Verschiebung, Magnetfeld, elektrischem Feld und Rotation vom Licht reflektiert. Brechungs- und Absorptionseffekte, optischer Dopplereffekt, akusto-optische, elektrooptische, magnetooptische und elastische Effekte usw. können direkt oder indirekt die Amplitude, Phase, den Polarisationszustand und die Wellenlänge der Lichtwelle und damit der Faser verändern Als empfindliche Komponente zur Erfassung verschiedener physikalischer Größen.
Der faseroptische Sensor besteht hauptsächlich aus einer Lichtquelle, einer Übertragungsfaser, einem Fotodetektor und einem Signalverarbeitungsteil. Das Grundprinzip besteht darin, dass das Licht der Lichtquelle über die optische Faser zum Messkopf (Modulator) geleitet wird, sodass die zu messenden Parameter mit dem in den Modulationsbereich eintretenden Licht interagieren, was zu den optischen Eigenschaften des Lichts führt ( B. Intensität, Wellenlänge, Frequenz des Lichts, Phase, Polarisationszustand usw. werden geändert, um moduliertes Signallicht zu werden, das dann über die optische Faser zum Fotodetektor gesendet wird, um das optische Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln Schließlich wird das Signal verarbeitet, um die gemessene physikalische Größe wiederherzustellen. Es gibt viele Arten von optischen Fasersensoren, und sie können im Allgemeinen in funktionale Sensoren (Sensortyp) und nicht funktionale Sensoren (Lichtübertragungstyp) eingeteilt werden.
Der Funktionssensor zeichnet sich durch die Fähigkeit der optischen Faser aus, auf externe Informationen zu reagieren und die Erkennungsfähigkeit. Wenn die optische Faser als empfindliche Komponente verwendet wird und in der optischen Faser gemessen wird, ändern sich die Eigenschaften der Intensität, Phase, Frequenz oder des Polarisationszustands des Lichts. Die Funktion der Modulation wird realisiert. Anschließend wird das zu messende Signal durch Demodulation des modulierten Signals gewonnen. Bei dieser Art von Sensor übernimmt die optische Faser nicht nur die Rolle der Lichtübertragung, sondern auch die Rolle des „Sinnes“.
Nicht funktionsfähige Sensoren nutzen andere empfindliche Komponenten, um die gemessenen Änderungen zu erfassen. Die optische Faser fungiert lediglich als Übertragungsmedium für Informationen, das heißt, die optische Faser dient lediglich als Lichtleiter [3]. Im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Sensoren weisen faseroptische Sensoren eine starke antielektromagnetische Interferenzfähigkeit, eine gute elektrische Isolierung und eine hohe Empfindlichkeit auf und werden daher häufig in verschiedenen Bereichen wie Umwelt, Brücken, Dämme, Ölfelder, klinisch-medizinische Tests und Lebensmittelsicherheit eingesetzt. Testen und andere Bereiche.
1.2 Entwicklungsstand faseroptischer Sensoren
Seit der Geburt des Fasersensors wurden seine Überlegenheit und breite Anwendung von allen Ländern der Welt genau beobachtet und hoch geschätzt, und er wurde aktiv erforscht und weiterentwickelt. Derzeit werden mit optischen Fasersensoren mehr als 70 physikalische Größen wie Weg, Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, Vibration, Flüssigkeitsstand und Winkel gemessen. Einige Länder wie die Vereinigten Staaten, Großbritannien, Deutschland und Japan haben sich auf sechs Aspekte von faseroptischen Sensorsystemen, modernen digitalen Fasersteuerungssystemen, faseroptischen Kreiseln, der Überwachung nuklearer Strahlung, der Überwachung von Flugzeugtriebwerken und zivilen Programmen konzentriert und bestimmte Ziele erreicht Erfolge.
Die Forschungsarbeiten zu faseroptischen Sensoren in China begannen 1983. Die Forschung einiger Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen an faseroptischen Sensoren hat zu einer raschen Entwicklung der faseroptischen Sensortechnologie geführt. Am 7. Mai 2010 berichtete People’s Daily, dass die von Zhang vom Bildungsministerium. Die Bewertungsexpertengruppe ist einstimmig davon überzeugt, dass diese Technologie über starke Innovationen verfügt, über eine Reihe unabhängiger Rechte an geistigem Eigentum verfügt, das inländische Spitzenniveau und das internationale Spitzenniveau in der Technologie erreicht hat und gute Anwendungsaussichten hat. Der Kern dieser Technologie ist die Nutzung des Konzepts des Internets der Dinge, das die Lücke im Internet der Dinge in China schließt.
2 Die Grundprinzipien des Internets der Dinge
Das Konzept des Internets der Dinge wurde 1999 vorgeschlagen und sein englischer Name lautet „The Internet of Things“, was „das Netzwerk der verbundenen Dinge“ bedeutet. Das Internet der Dinge basiert auf dem Internet und nutzt Informationstechnologien wie RFID-Technologie (Radio Frequency Identification), Infrarotsensoren, globale Positionierungssysteme und Laserscanner, um Gegenstände mit dem Internet zu verbinden und so den Informationsaustausch und die Kommunikation zu realisieren. Ein Netzwerk, das ortet, intelligent identifiziert, verfolgt, überwacht und verwaltet. Die technische Architektur des Internets der Dinge besteht aus drei Ebenen: der Wahrnehmungsschicht, der Netzwerkschicht und der Anwendungsschicht.
