Τι είναι ο αισθητήρας οπτικών ινών;

Ο αισθητήρας οπτικών ινών είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί φως για τη διεξαγωγή αναλύσεων φυσικών ιδιοτήτων σε εφαρμογές τηλεπισκόπησης. Οι εσωτερικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν την ίδια την οπτική ίνα ως αισθητήριο στοιχείο, ενώ οι εξωτερικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν καλώδια οπτικών ινών για τη μετάδοση πληροφοριών φωτός από έναν απομακρυσμένο αισθητήρα σε ηλεκτρονικούς επεξεργαστές. Το φως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αλλαγών σε πολλές φυσικές και χημικές ιδιότητες του υλικού για την ανάλυση παραγόντων όπως η θερμοκρασία, η πίεση ή οι κραδασμοί. Αυτοί οι αισθητήρες λειτουργούν σε διάφορα βιομηχανικά και επιστημονικά πλαίσια, όπως η μέτρηση των πετρελαιοπηγών ή ως υδρόφωνα για εφαρμογές σόναρ και σεισμικές εφαρμογές. Οι ελαφριές οπτικές ίνες διαθέτουν πολλά εγγενή πλεονεκτήματα σε σχέση με τις προηγούμενες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των μικρών, ελαφρών μεγεθών, της ηλεκτρομαγνητικής αντίστασης, της ανθεκτικότητας και της στιγμιαίας και ακριβούς μετάδοσης πληροφοριών.

Οι οπτικές ίνες μεταφέρουν το φως από πηγές όπως λέιζερ ή δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) μέσω κυλινδρικών διηλεκτρικών κυματοδηγών. Αυτές οι ίνες επιτρέπουν στο φως να ανακλάται σε κυματική μορφή με ελάχιστη απώλεια ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις. Η ίνα αποτελείται από έναν διηλεκτρικό πυρήνα που περιβάλλεται από ένα στρώμα επένδυσης και είναι επικαλυμμένο με ένα σακάκι. Αυτές οι ίνες μπορούν να ενωθούν σε παχύτερα καλώδια. Ένας αισθητήρας οπτικών ινών παρέχει στιβαρή απόδοση σε ακραίες συνθήκες που απαγορεύουν την άμεση παρατήρηση. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν επικίνδυνες και απομακρυσμένες περιοχές, όπως στο εσωτερικό των κινητήρων ή εκρηκτικά και διαβρωτικά περιβάλλοντα.

Οι εγγενείς αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν τη ροή του υλικού μέσω κενών έως και ενός μέτρου στη φωτεινή διαδρομή. Αυτό το υλικό κάνει ορισμένες αλλαγές στην ποιότητα του φωτός, οι οποίες μπορούν στη συνέχεια να αποκαλύψουν ζωτικής σημασίας πληροφορίες για ανάλυση. Οι παραλλαγές στο μήκος της οπτικής διαδρομής επιτρέπουν μετρήσεις της έντασης, της πόλωσης, της φάσης και άλλων χαρακτηριστικών μήκους κύματος του φωτός. Ο αισθητήρας οπτικών ινών διαδίδει τα διαμορφωμένα περιβαλλοντικά αποτελέσματα χρησιμοποιώντας πηγές φωτός και ανιχνευτές. Είναι δυνατές πρόσθετες μετρήσεις όπως η τάση, η θερμοκρασία και το ιξώδες.

Οι οπτικοί και ηλεκτρονικοί αισθητήρες μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν οπτικές ίνες για να μεταφέρουν πληροφορίες σε ηλεκτρονικούς επεξεργαστές. Αυτοί οι αισθητήρες εξωτερικού τύπου μπορεί να είναι ειδικά σχεδιασμένοι για ορισμένες σκληρές συνθήκες: για παράδειγμα, ανάγνωση θερμοκρασιών μέσα σε κινητήρες τζετ και μετασχηματιστές, όπου η θερμότητα ή τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία απαγορεύουν άλλες μεθόδους μέτρησης. Ένας εξωτερικός αισθητήρας οπτικών ινών χρησιμοποιεί συνήθως μια πολύτροπη ίνα που μπορεί να επιτρέψει πολλαπλά μήκη κύματος ή δέσμες φωτός για πιο σύνθετη μετάδοση πληροφοριών. Οι πληροφορίες από έναν ηλεκτρονικό αισθητήρα μετατρέπονται μέσω ενός οπτικού πομπού και μεταφέρονται μέσω οπτικών γραμμών στη βάση προορισμού του.

Ο απλούστερος τύπος αισθητήρα οπτικών ινών είναι γνωστός ως εντατικός τύπος. μετρά τη διαμόρφωση της έντασης. Οι φασματικοί αισθητήρες μετρούν το φως που διαμορφώνεται από μια περιβαλλοντική επίδραση και χρησιμοποιούνται για τη λήψη πληροφοριών που σχετίζονται με τις ιδιότητες του φωτός όπως η ακτινοβολία, ο φθορισμός και η απορρόφηση. Οι συμβολομετρικοί αισθητήρες λειτουργούν ως γυροσκόπια οπτικών ινών στερεάς κατάστασης στην αεροδιαστημική, την πλοήγηση και την εξόρυξη. Ο ιατρικός τομέας χρησιμοποιεί αισθητήρες οπτικών ινών για τη λήψη πληροφοριών αερίων αίματος και δοσολογίας. Αυτοί οι παθητικοί αισθητήρες είναι χαμηλού κόστους, παράγονται μαζικά και δεν φαίνεται να παρουσιάζουν αρνητικές επιπτώσεις στους ασθενείς. Οι έξυπνες δομές οπτικών ινών είναι ενσωματωμένες σε κατασκευασμένα υλικά και κατασκευές μεγάλης κλίμακας όπως γέφυρες και φράγματα. συνεχίζουν να αναπτύσσονται εφαρμογές για υπάρχουσες και νέες τεχνολογίες.