Odborné znalosti

Vývoj a aplikace teplotního senzoru z optických vláken

2021-04-09
Všechno v přírodě úzce souvisí s teplotou. Od té doby, co Galileo vynalezl teploměr, začali lidé k měření používat teplotu.
Teplotní senzory jsou nejdříve vyvinuté a nejpoužívanější senzory. Ale senzor, který skutečně změní teplotu na elektrický signál, vynalezl německý fyzik Saibei, pozdější senzor termočlánku. Po 50 letech vynalezl Siemens v Německu platinový odporový teploměr. S podporou polovodičové technologie toto století vyvinulo řadu teplotních senzorů, včetně polovodičových termočlánkových senzorů. Odpovídajícím způsobem byly na základě zákona o interakci mezi vlnami a hmotou vyvinuty akustické teplotní senzory, infračervené senzory a mikrovlnné senzory.
Od příchodu optického vlákna v 70. letech s rozvojem laserové technologie bylo prokázáno, že optické vlákno má řadu výhod v teorii i praxi. Stále větší pozornost byla věnována také aplikaci optických vláken v oblasti snímací technologie. S rozvojem vědy a techniky se objevilo mnoho teplotních senzorů s optickými vlákny a očekává se, že ve vlně nové technologické revoluce budou teplotní senzory s optickými vlákny široce používány a hrát více rolí.
Základní pracovní princip teplotního senzoru z optických vláken spočívá v tom, že světlo ze světelného zdroje je posíláno do modulátoru přes optické vlákno a teplota měřeného parametru interaguje se světlem vstupujícím do modulační zóny a způsobuje optické vlastnosti světlo (například intenzita a vlnová délka světla). Změna frekvence, fáze atd., Nazývaná modulované signální světlo. Po odeslání do fotodetektoru optickým vláknem se po demodulaci získají měřené parametry.
Existuje mnoho typů teplotních senzorů z optických vláken, které lze rozdělit na funkční a přenosové podle jejich pracovních principů. Funkční snímač teploty optického vlákna měří teplotu pomocí různých charakteristik (fáze, polarizace, intenzity atd.) Optického vlákna jako funkce teploty. Ačkoli tyto senzory mají vlastnosti přenosu a snímání, zvyšují také citlivost a znecitlivění.
Vlákno teplotního snímače typu přenosu slouží pouze jako optický přenos signálu, aby se zabránilo komplikovanému prostředí oblasti měření teploty. Modulační funkce měřeného objektu je realizována citlivými složkami jiných fyzikálních vlastností. Takové senzory, kvůli přítomnosti optických vláken, mají problémy s optickým spojením se snímací hlavou, zvyšují složitost systému a jsou citlivé na interference, jako jsou mechanické vibrace.
Byla vyvinuta řada teplotních senzorů z optických vláken.
Následuje stručný úvod do stavu výzkumu několika hlavních teplotních senzorů z optických vláken. Mezi ně patří teplotní senzory interferenčních vláken z optických vláken, snímače teploty polovodičových absorpčních vláken a snímače teploty mřížky z vláken.
Od svého vzniku se snímače teploty z optických vláken používají v energetických systémech, stavebnictví, chemickém, leteckém a kosmickém průmyslu, ve zdravotnictví a ve vývoji lodí a dosáhly velkého počtu spolehlivých výsledků aplikací. Jeho aplikace je oborem, který je na vzestupu a má velmi širokou perspektivu rozvoje. Doposud proběhlo mnoho souvisejících výzkumů doma i v zahraničí, i když došlo k velkému vývoji v citlivosti, rozsahu měření a rozlišení, ale věřím, že s prohlubováním výzkumu podle konkrétního účelu aplikace bude více a vyšší přesnost, jednodušší struktura, nižší náklady, praktičtější řešení a další podpora vývoje teplotních senzorů.