Sparčiai tobulėjant optinio pluošto ir šviesolaidžio ryšio technologijoms, atsirado optinio pluošto jutimo technologija. Nuo pat gimimo šviesolaidiniai jutikliai buvo sparčiai tobulinami dėl mažo dydžio, lengvo svorio, didelio jautrumo, greito atsako, stiprios anti-elektromagnetinių trukdžių galimybės ir lengvo naudojimo, ir yra plačiai naudojami chemijos medicinoje, medžiagų pramonėje, vandens taupymo srityse. ir elektros energija, laivai, anglies kasyklos ir civilinė inžinerija įvairiose srityse. Ypač šiandien, sparčiai vystantis daiktų internetui, optinio pluošto jutimo technologijos statuso negalima ignoruoti.
1 Pagrindinis šviesolaidinių jutiklių principas ir vystymosi būsena
1.1 Pagrindiniai šviesolaidinių jutiklių principai ir klasifikacija
Optinio pluošto jutimo technologija yra naujo tipo jutimo technologija, sukurta aštuntajame dešimtmetyje. Kai šviesa sklinda per optinį pluoštą, ją atspindi šviesa, veikiama išorinės temperatūros, slėgio, poslinkio, magnetinio lauko, elektrinio lauko ir sukimosi. , lūžio ir sugerties efektai, optinis Doplerio efektas, akustinis-optinis, elektrooptinis, magneto-optinis ir elastinis poveikis ir kt., gali tiesiogiai arba netiesiogiai pakeisti šviesos bangos amplitudę, fazę, poliarizacijos būseną ir bangos ilgį, taigi ir pluoštą. Kaip jautrus komponentas įvairiems fiziniams dydžiams aptikti.
Šviesolaidinis jutiklis daugiausia sudarytas iš šviesos šaltinio, perdavimo pluošto, fotodetektoriaus ir signalo apdorojimo dalies. Pagrindinis principas yra tas, kad šviesa iš šviesos šaltinio per optinį skaidulą siunčiama į jutiklio galvutę (moduliatorių), kad matuotini parametrai sąveikautų su šviesa, patenkančia į moduliavimo sritį, todėl šviesos optinės savybės ( pvz., šviesos intensyvumas, bangos ilgis, dažnis, fazė, poliarizacijos būsena ir tt pakeičiama moduliuota signaline šviesa, kuri vėliau per optinį pluoštą siunčiama į fotodetektorių, kad optinis signalas būtų paverstas elektriniu signalu, ir galiausiai signalas apdorojamas, kad būtų atkurtas išmatuotas fizinis dydis.Egzistuoja daugybė optinių skaidulų jutiklių tipų, juos galima paprastai suskirstyti į funkcinius (jutimo tipo) ir nefunkcinio tipo (šviesos perdavimo tipo) jutiklius.
Funkcinis jutiklis pasižymi optinio pluošto gebėjimu būti jautriam išorinei informacijai ir aptikimo galimybe. Kai optinis pluoštas naudojamas kaip jautrus komponentas, matuojant optiniame pluošte, pasikeis šviesos intensyvumo, fazės, dažnio arba poliarizacijos būsenos charakteristikos. Realizuojama moduliavimo funkcija. Tada išmatuojamas signalas gaunamas demoduliuojant moduliuotą signalą. Tokio tipo jutiklyje optinis pluoštas atlieka ne tik šviesos perdavimo, bet ir „jutimo“ vaidmenį.
Neveikiantys jutikliai naudoja kitus jautrius komponentus, kad pajustų išmatuotus pokyčius. Optinis pluoštas veikia tik kaip informacijos perdavimo terpė, tai yra, optinis pluoštas tarnauja tik kaip šviesos vadovas [3]. Palyginti su tradiciniais elektriniais jutikliais, šviesolaidiniai jutikliai turi stiprią anti-elektromagnetinių trukdžių galimybę, gerą elektros izoliaciją ir didelį jautrumą, todėl jie plačiai naudojami įvairiose srityse, tokiose kaip aplinka, tiltai, užtvankos, naftos telkiniai, klinikiniai medicininiai tyrimai ir maisto sauga. Testavimas ir kitos sritys.
1.2 Skaidulinių optinių jutiklių kūrimo būsena
Nuo pat šviesolaidinio jutiklio gimimo jo pranašumą ir platų pritaikymą atidžiai stebi ir vertina visos pasaulio šalys, jis buvo aktyviai tyrinėjamas ir plėtojamas. Šiuo metu optinio pluošto jutikliai buvo išmatuoti daugiau nei 70 fizinių dydžių, tokių kaip poslinkis, slėgis, temperatūra, greitis, vibracija, skysčio lygis ir kampas. Kai kurios šalys, pvz., JAV, Didžioji Britanija, Vokietija ir Japonija, daugiausia dėmesio skyrė šešiems šviesolaidinių jutiklių sistemų, modernių skaitmeninių skaidulų valdymo sistemų, šviesolaidinių giroskopų, branduolinės spinduliuotės stebėjimo, orlaivių variklių stebėjimo ir civilinių programų aspektams ir pasiekė tam tikrų tikslų. pasiekimus.
Šviesolaidinių jutiklių tyrimai Kinijoje prasidėjo 1983 m. Kai kurių universitetų, mokslinių tyrimų institutų ir įmonių atliekami šviesolaidinių jutiklių tyrimai paskatino sparčiai plėtoti šviesolaidinio jutimo technologiją. 2010 m. gegužės 7 d. „Peopleâs Daily“ pranešė, kad Nandzingo universiteto Inžinerijos ir vadybos mokyklos profesoriaus Zhang Xuping išrasta „nuolatinio paskirstyto optinio pluošto jutimo technologija, pagrįsta Brillouino efektu“, praėjo organizuotą ekspertinį vertinimą. Švietimo ministerija. Vertinimo ekspertų grupė vieningai mano, kad ši technologija pasižymi stipriomis naujovėmis, turi daug nepriklausomų intelektinės nuosavybės teisių, pasiekė vietinį lyderio lygį ir tarptautinį pažangų technologijų lygį ir turi gerą taikymo perspektyvą. Šios technologijos esmė – daiktų interneto koncepcijos panaudojimas, užpildantis daiktų interneto spragą Kinijoje.
2 Pagrindiniai daiktų interneto principai
Daiktų interneto koncepcija buvo pasiūlyta 1999 m., o jos angliškas pavadinimas yra „The Internet of Things“, kuris yra „sujungtų daiktų tinklas“. Daiktų internetas yra pagrįstas internetu ir naudoja informacines technologijas, tokias kaip RFID (radijo dažnio identifikavimo) technologija, infraraudonųjų spindulių jutikliai, pasaulinės padėties nustatymo sistemos ir lazeriniai skaitytuvai, kad prijungtų elementus prie interneto, kad būtų galima keistis informacija ir bendrauti. Tinklas, kuris nustato, sumaniai identifikuoja, seka, stebi ir valdo. Techninė daiktų interneto architektūra susideda iš trijų lygių: suvokimo sluoksnio, tinklo sluoksnio ir taikomojo sluoksnio.
