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Le système de détection par fibre optique a commencé en 1977 et s’est développé rapidement avec le développement de la technologie de communication par fibre optique. Le système de détection des fibres optiques est un indicateur important pour mesurer le degré d’informationisation dans un pays. Du Hangzhou Internet of Things and Sensing System Application Forum, le système de détection de fibres optiques a été largement utilisé dans les entreprises militaires, de défense, aérospatiales, industrielles et minières, la protection de l’énergie et de l’environnement, le contrôle industriel, médical et sanitaire, la mesure et les essais, la construction, les appareils ménagers et d’autres domaines. un vaste marché. Il existe des centaines de systèmes de détection par fibre optique dans le monde, tels que la température, la pression, le débit, le déplacement, les vibrations, la rotation, la flexion, le niveau liquide, la vitesse, l’accélération, le champ sonore, le courant, la tension, le champ magnétique et le rayonnement. Détection.
La bande passante de fréquence de travail de fibre optique, grande gamme dynamique, appropriée à la télécommande de télémétrie, est une excellente ligne de transmission à faible perte ; dans certaines conditions, la fibre optique est particulièrement facile à accepter la mesure ou le chargement sur le terrain, est un excellent composant sensible; la fibre optique elle-même n’est pas chargée, petite taille, poids léger, facile à plier, interférence anti-électromagnétique, bonne résistance aux rayonnements, particulièrement adapté pour une utilisation dans des environnements difficiles tels que inflammable, explosif, espace contraint et forte interférence électromagnétique. Par conséquent, la technologie de détection de la fibre optique a reçu une grande attention depuis sa création, et a été étudiée et appliquée dans presque tous les domaines, devenant le précurseur de la technologie de détection et de promouvoir le développement vigoureux de la technologie de détection.
Détection des fibres optiques, y compris la perception et la transmission de signaux externes (mesurés). La soi-disant perception (ou sensibilité) se réfère aux paramètres caractéristiques physiques de l’onde lumineuse transmise par le signal externe selon sa loi changeante, tels que l’intensité (puissance), la longueur d’onde, la fréquence, la phase et l’état de polarisation, et le changement du paramètre optique mesuré est « Percevoir » les changements dans les signaux externes. Cette « perception » est essentiellement un signal externe qui module les ondes lumineuses se propageant dans la fibre en temps réel. La soi-disant transmission signifie que la fibre optique transmet l’onde optique modulée par le signal externe au photodétecteur pour détection, extrait le signal externe de l’onde optique et effectue le traitement des données au besoin, c’est-à-dire la démodulation. Par conséquent, la technologie de détection par fibre optique comprend à la fois des techniques de modulation et de démodulation, à savoir la façon dont le signal externe (mesuré) module les paramètres d’ondes optiques de la fibre optique (ou technique de chargement) et la façon d’extraire le signal externe de l’onde lumineuse modulée (technique de démodulation (ou technique de détection) mesurée).
La partie du signal externe qui module les paramètres optiques dans la fibre de détection est appelée la région de modulation. Selon la relation entre la zone de modulation et la fibre optique, la modulation peut être divisée en deux catégories. Un type est la modulation fonctionnelle, et la zone de modulation est située dans la fibre optique. Le signal externe module l’onde optique en modifiant directement certains paramètres caractéristiques de transmission de la fibre optique. Un tel capteur de fibre optique est appelé un type fonctionnel (fibre fonctionnelle, type FF pour faire court) ou un capteur intrinsèque de fibre optique de type, et devient également un capteur de type modulation interne, et la fibre optique a les fonctions de « transmission » et de « détection ». La fibre de réception couplée à la source de lumière et la fibre de réception couplée au photodétecteur sont une fibre continue appelée fibre de détection, de sorte que le capteur de fibre fonctionnelle est également appelé un capteur de fibre ou de détection de fibres. L’autre type est la modulation non fonctionnelle. La zone de modulation est en dehors de la fibre optique. Le signal externe est modulé par le dispositif de modulation externe à l’onde optique entrant dans la fibre optique. Ce type de capteur de fibre optique est appelé fibre non fonctionnelle (NFF) ou extrinsèque. Le type de capteur de fibre optique, la fibre de transmission et la fibre de réception ne servent qu’à transmettre des ondes lumineuses, appelées fibres transmises par la lumière, et n’ont aucune continuité. Par conséquent, le capteur de fibre optique non fonctionnel est également appelé un capteur de fibre transmissible par la lumière ou un capteur de fibre modulé à l’extérieur.
Selon le changement des paramètres caractéristiques physiques de l’onde lumineuse modulée par le signal externe, la modulation de l’onde lumineuse peut être divisée en cinq types : modulation de l’intensité lumineuse, modulation optique de la fréquence, modulation optique de la longueur d’onde, modulation de la phase optique et modulation de la polarisation.
Étant donné que tout photodétecteur existant ne peut répondre qu’à l’intensité de la lumière et ne peut pas répondre directement à la fréquence, à la longueur d’onde, à la phase et au signal de polarisation de la lumière, il doit être converti en signal d’intensité par une technique de conversion. Recevoir et implémenter la détection.
Classification des applications technologiques de détection de fibres optiques
Modulation de l’intensité lumineuse
L’accent mis sur la lumière est une méthode de modulation relativement simple et largement utilisée dans la technologie de détection par fibre optique. Le principe de base est d’utiliser la perturbation du signal externe (mesuré) pour modifier l’intensité (c’est-à-dire la modulation) de la lumière (lumière à large spectre ou lumière de longueur d’onde spécifique) dans la fibre, puis mesurer l’intensité lumineuse de sortie (démodulation) pour atteindre le signal externe. Mesure.
Modulation de phase
La modulation optique de phase se réfère au changement de la phase de l’onde lumineuse se propageant dans la fibre optique selon une certaine loi du signal externe (mesuré), et la quantité de changement de la phase optique reflète la quantité externe mesurée.
Il existe généralement trois types de modulation optique de phase utilisée dans la technologie de détection de fibre optique. Un type est la modulation fonctionnelle, et le signal externe modifie la taille géométrique et l’index réfractif de la fibre de détection par l’effet de contrainte de force, l’effet de contrainte thermique, l’effet élastique de lumière et l’effet thermo-optique de la fibre optique, causant ainsi le changement de phase optique dans la fibre optique. Pour réaliser la modulation de la phase optique. Le deuxième type est la modulation de l’effet Sagnac. Le signal externe (rotation) ne modifie pas les paramètres de la fibre elle-même. Au lieu de cela, la fibre circulaire dans le champ inertiel est tournée pour générer la différence de chemin optique correspondante entre les deux faisceaux qui se propagent dans des directions opposées. Modulation de la phase optique. Le troisième type est la modulation non fonctionnelle, c’est-à-dire la modulation de la phase optique dans la fibre optique en changeant la différence de chemin d’onde optique en fibre optique en dehors de la fibre de détection.
Modulation de polarisation
La modulation de polarisation signifie que le signal externe (mesuré) provoque une déflexion régulière (rotation optique) ou une birefringence du plan de polarisation de l’onde lumineuse dans la fibre d’une certaine manière, provoquant ainsi un changement dans la polarisation caractéristique de la lumière, en détectant un changement dans l’état de polarisation de la lumière. On peut mesurer que le monde extérieur est mesuré.
Modulation de longueur d’onde
Le signal externe (mesuré) modifie la longueur d’onde de la lumière transmise dans la fibre optique au moyen de la sélection des fréquences, du filtrage, etc., et le changement mesuré de longueur d’onde peut être détecté et mesuré. Ce type de modulation s’appelle optiquemodulation de longueur d’onde.
Les méthodes actuelles de modulation optique de la longueur d’onde sont principalement la sélection et le filtrage optiques des fréquences. Les méthodes optiques conventionnelles de modulation de longueur d’onde incluent principalement des techniques externes de modulation telles que le filtrage interférométrique de F-P, le filtrage birefringent de polarisation d’émeute, et la sélection spectrale de déplacement diverses. Au cours des 20 dernières années, en particulier la technologie de filtrage de grille de fibre développée rapidement ces dernières années a ouvert de nouvelles perspectives pour la technologie de modulation optique fonctionnelle de longueur d’onde.
Type de modulation de fréquence
La modulation optique des fréquences signifie que le signal externe (mesuré) module la fréquence de l’onde optique transmise dans la fibre optique, et que le décalage de fréquence reflète la mesure. À l’heure actuelle, d’autres méthodes de modulation sont utilisées dans la méthode Doppler, c’est-à-dire que le signal externe module la fréquence de l’onde optique dans la fibre de réception par l’effet Doppler, qui est une modulation non fonctionnelle.
Caractéristiques du capteur :
Sensibilité élevée et immunité aux interférences électromagnétiques. Parce que le système de détection des capteurs de fibres est difficile à interférer par le champ externe, et le signal optique n’interagit pas avec l’onde électromagnétique pendant la transmission, et n’est pas affecté par un bruit électrique. En raison de cette fonctionnalité, le capteur de fibre est obtenu dans la détection du système d’alimentation. largement utilisé.
La fibre a une bonne flexibilité et la robustesse, de sorte que le capteur peut être transformé en différentes formes en fonction des besoins de l’inspection sur place.
La bande passante de fréquence mesurée et la plage de réponse dynamique sont grandes.
Il a une forte portabilité et peut être transformé en capteurs de différentes quantités physiques, y compris le champ sonore, champ magnétique, pression, température, accélération, déplacement, niveau liquide, flux, courant, rayonnement et ainsi de suite.
Il est hautement embeddable et facile à connecter avec les ordinateurs et les systèmes de fibre optique, ce qui le rend facile à mettre en œuvre la télémétrie et le contrôle du système.
Unpplication:
Technologie de détection des fibres optiques dans l’inspection de l’ingénierie structurale
Technologie de détection des fibres optiques dans la détection des ponts
Technologie de détection des fibres optiques en mécanique et ingénierie géotechniques
Application militaire de la technologie de détection des fibres optiques