Odborné znalosti

Vývoj a aplikace vláknového optického snímače teploty

2021-04-09
Vše v přírodě úzce souvisí s teplotou. Od doby, kdy Galileo vynalezl teploměr, lidé začali používat teplotu k měření.
Teplotní senzory jsou nejdříve vyvinuté a nejrozšířenější senzory. Ale senzor, který skutečně mění teplotu na elektrický signál, vynalezl německý fyzik Saibei, pozdější termočlánkový senzor. Po 50 letech vynalezl Siemens v Německu platinový odporový teploměr. S podporou polovodičové technologie vyvinulo toto století řadu teplotních senzorů včetně polovodičových termočlánkových senzorů. V souladu s tím, na základě zákona interakce mezi vlnami a hmotou, byly vyvinuty akustické teplotní senzory, infračervené senzory a mikrovlnné senzory.
Od příchodu optických vláken v 70. letech 20. století s rozvojem laserové technologie se ukázalo, že optické vlákno má řadu výhod v teorii i praxi. Stále větší pozornost je věnována také aplikaci optických vláken v oblasti snímací techniky. S rozvojem vědy a techniky se objevilo mnoho optických snímačů teploty a očekává se, že ve vlně nové technologické revoluce budou snímače teploty z optických vláken široce používány a budou hrát více rolí.
Základním pracovním principem teplotního senzoru s optickým vláknem je to, 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 (jako je intenzita a vlnová délka světla). Změna frekvence, fáze atd. se nazývá modulované signální světlo. Po odeslání do fotodetektoru přes optické vlákno se po demodulaci získají naměřené parametry.
Existuje mnoho typů optických snímačů teploty, které lze podle principu činnosti rozdělit na funkční a přenosové typy. Funkční snímač teploty optického vlákna měří teplotu pomocí různých charakteristik (fáze, polarizace, intenzity atd.) optického vlákna jako funkce teploty. Přestože tyto snímače mají vlastnosti přenosu a snímání, zvyšují také citlivost a desenzibilizaci.
Vlákno přenosového snímače teploty vlákna slouží pouze jako přenos optického signálu, aby se zabránilo komplikovanému prostředí oblasti měření teploty. Modulační funkce měřeného objektu je realizována citlivými složkami jiných fyzikálních vlastností. Takové snímače mají kvůli přítomnosti optických vláken problémy s optickým spojením se snímací hlavou, zvyšují složitost systému a jsou citlivé na interference, jako jsou mechanické vibrace.
Byly vyvinuty různé teplotní senzory z optických vláken.
Následuje stručný úvod do stavu výzkumu několika hlavních optických snímačů teploty. Mezi ně patří interferenční teplotní senzory z optických vláken, teplotní senzory s polovodičovými absorpčními vlákny a teplotní senzory s vláknovými mřížkami.
Od svého vzniku se teplotní senzory s optickými vlákny používají v energetických systémech, stavebnictví, chemickém, leteckém, lékařském a námořním vývoji a dosáhly velkého množství spolehlivých aplikačních výsledků. Jeho uplatnění je obor, který je na vzestupu a má velmi širokou perspektivu rozvoje. Doposud proběhlo mnoho souvisejících výzkumů doma i v zahraničí, došlo sice k velkému vývoji v citlivosti, rozsahu měření a rozlišení, ale věřím, že s prohlubováním výzkumu, podle konkrétního aplikačního účelu, bude přibývat a vyšší přesnost, jednodušší struktura, nižší náklady, praktičtější řešení a dále podporovat vývoj teplotních senzorů.
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept