Aplicación de la tecnología de detección de fibra óptica basada en Internet de las cosas.
Con el rápido desarrollo de las tecnologías de comunicación de fibra óptica y fibra óptica, surgió la tecnología de detección de fibra óptica. Desde su nacimiento, los sensores de fibra óptica se han desarrollado rápidamente debido a su pequeño tamaño, peso ligero, alta sensibilidad, respuesta rápida, fuerte capacidad de interferencia anti-electromagnética y facilidad de uso, y son ampliamente utilizados en medicina química, industria de materiales y conservación del agua. y energía eléctrica, barcos, minas de carbón e ingeniería civil en diversos campos. Especialmente hoy, con el rápido desarrollo de la Internet de las cosas, el estado de la tecnología de detección de fibra óptica no puede ser ignorado.
1 Principio básico y estado de desarrollo de los sensores de fibra óptica.
1.1 Principios básicos y clasificación de los sensores de fibra óptica
La tecnología de detección de fibra óptica es un nuevo tipo de tecnología de detección desarrollada en la década de 1970. Cuando la luz se propaga a través de una fibra óptica, es reflejada por la luz bajo la influencia de la temperatura externa, presión, desplazamiento, campo magnético, campo eléctrico y rotación. , los efectos de refracción y absorción, el efecto Doppler óptico, los efectos acústico-ópticos, electro-ópticos, magneto-ópticos y elásticos, etc., pueden cambiar directa o indirectamente la amplitud, la fase, el estado de polarización y la longitud de onda de la onda de luz, por lo tanto la fibra Como componente sensible para detectar diversas cantidades físicas.
El sensor de fibra óptica se compone principalmente de una fuente de luz, una fibra de transmisión, un fotodetector y una parte de procesamiento de señales. El principio básico es que la luz de la fuente de luz se envía al cabezal sensor (modulador) a través de la fibra óptica, de modo que los parámetros a medir interactúen con la luz que ingresa al área de modulación, lo que da como resultado las propiedades ópticas de la luz ( como la intensidad, la longitud de onda, la frecuencia de la luz, la fase, el estado de polarización, etc., se cambian para convertirse en luz de señal modulada, que luego se envía al fotodetector a través de la fibra óptica para convertir la señal óptica en una señal eléctrica, y finalmente, la señal se procesa para restaurar la cantidad física medida. Hay muchos tipos de sensores de fibra óptica, y generalmente se pueden clasificar en sensores funcionales (tipo sensor) y sensores tipo no funcional (tipo de transmisión de luz).
El sensor funcional se caracteriza por la capacidad de la fibra óptica para ser sensible a la información externa y la capacidad de detección. Cuando la fibra óptica se utiliza como un componente sensible, cuando se mide en la fibra óptica, las características de la intensidad, la fase, la frecuencia o el estado de polarización de la luz cambiarán. Se realiza la función de modulación. Luego, la señal a medir se obtiene demodulando la señal modulada. En este tipo de sensor, la fibra óptica no solo desempeña el papel de transmisión de luz, sino que también desempeña el papel de "sentido".
Los sensores no funcionales utilizan otros componentes sensibles para detectar los cambios medidos. La fibra óptica actúa solo como un medio de transmisión de información, es decir, la fibra óptica solo sirve como guía de luz [3]. En comparación con los sensores eléctricos tradicionales, los sensores de fibra óptica tienen una fuerte capacidad de interferencia anti-electromagnética, un buen aislamiento eléctrico y una alta sensibilidad, por lo que son ampliamente utilizados en diversos campos como el medio ambiente, puentes, presas, campos petrolíferos, pruebas médicas clínicas y seguridad alimentaria. Pruebas y otros campos.
1.2 Estado de desarrollo de los sensores de fibra óptica
Desde el nacimiento del sensor de fibra, su superioridad y amplia aplicación han sido observadas de cerca y muy valoradas por todos los países del mundo, y se ha investigado y desarrollado activamente. En la actualidad, los sensores de fibra óptica se han medido en más de 70 magnitudes físicas, como desplazamiento, presión, temperatura, velocidad, vibración, nivel de líquido y ángulo. Algunos países, como los Estados Unidos, Gran Bretaña, Alemania y Japón, se han centrado en seis aspectos de los sistemas de sensores de fibra óptica, los modernos sistemas de control de fibra digital, los giroscopios de fibra óptica, el monitoreo de la radiación nuclear, el monitoreo de motores de aviones y los programas civiles, y han logrado ciertos logros
El trabajo de investigación de sensores de fibra óptica en China comenzó en 1983. La investigación sobre sensores de fibra óptica en algunas universidades, institutos de investigación y empresas ha llevado al rápido desarrollo de la tecnología de detección de fibra óptica. El 7 de mayo de 2010, People‘s Daily informó que la "tecnología de detección continua de fibra óptica distribuida basada en el efecto Brillouin" inventada por Zhang Xuping, profesor de la Escuela de Ingeniería y Gestión de la Universidad de Nanjing, aprobó la evaluación de expertos organizada por el Ministerio de Educación. El grupo de expertos en evaluación cree unánimemente que esta tecnología tiene una fuerte innovación, posee una serie de derechos de propiedad intelectual independientes, ha alcanzado el nivel nacional líder y un nivel avanzado internacional en tecnología, y tiene una buena perspectiva de aplicación. La esencia de esta tecnología es el uso del concepto de Internet de las cosas, que llena el vacío en la Internet de las cosas en China.
2 Los principios básicos de la Internet de las cosas.
El concepto de Internet de las cosas se propuso en 1999, y su nombre en inglés es "Internet de las cosas", que es "la red de las cosas conectadas". Internet of Things se basa en Internet y utiliza tecnología de la información como la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID), sensores infrarrojos, sistemas de posicionamiento global y escáneres láser para conectar elementos a Internet para realizar el intercambio de información y la comunicación. Una red que localiza, identifica, rastrea, monitorea y administra de manera inteligente. La arquitectura técnica de la Internet de las cosas consta de tres niveles: la capa de percepción, la capa de red y la capa de aplicación.
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