Optisen kuidun ja valokuituviestintätekniikoiden nopean kehityksen myötä valokuitutunnistustekniikka syntyi. Kuituoptisia antureita on syntymästään lähtien kehitetty nopeasti niiden pienen koon, keveyden, korkean herkkyyden, nopean vasteen, vahvan sähkömagneettisten häiriöiden vastaisen kyvyn ja helppokäyttöisyyden vuoksi, ja niitä käytetään laajalti kemianlääketieteessä, materiaaliteollisuudessa ja vesiensuojelussa. ja sähkövoima, laivat, hiilikaivokset ja tie- ja vesirakentaminen eri aloilla. Varsinkin nykyään, esineiden internetin nopean kehityksen myötä, optisen kuidun anturitekniikan tilaa ei voida jättää huomiotta.
1 Kuituoptisten antureiden perusperiaate ja kehitysaste
1.1 Kuituoptisten antureiden perusperiaatteet ja luokitus
Optinen kuitutunnistustekniikka on uudenlainen tunnistustekniikka, joka kehitettiin 1970-luvulla. Kun valo etenee optisen kuidun läpi, se heijastuu valosta ulkoisen lämpötilan, paineen, siirtymän, magneettikentän, sähkökentän ja pyörimisen vaikutuksesta. , taitto- ja absorptiovaikutukset, optinen Doppler-ilmiö, akusto-optiset, sähköoptiset, magneto-optiset ja elastiset vaikutukset jne., voivat suoraan tai epäsuorasti muuttaa valoaallon amplitudia, vaihetta, polarisaatiotilaa ja aallonpituutta, siis kuitua Herkänä komponenttina erilaisten fysikaalisten määrien havaitsemiseen.
Kuituoptinen anturi koostuu pääasiassa valonlähteestä, siirtokuidusta, valoilmaisimesta ja signaalinkäsittelyosasta. Perusperiaate on, että valonlähteestä tuleva valo lähetetään optisen kuidun kautta anturipäähän (modulaattoriin), jolloin mitattavat parametrit ovat vuorovaikutuksessa modulaatioalueelle tulevan valon kanssa, mikä johtaa valon optisiin ominaisuuksiin ( kuten valon intensiteetti, aallonpituus, taajuus, vaihe, polarisaatiotila jne. muuttuvat moduloiduksi signaalivaloksi, joka lähetetään sitten valontunnistimeen optisen kuidun kautta optisen signaalin muuntamiseksi sähköiseksi signaaliksi, ja lopuksi signaali prosessoidaan mitatun fyysisen suuren palauttamiseksi Optisia kuituantureita on monenlaisia ja ne voidaan yleisesti luokitella toiminnallisiin (sensing type) antureisiin ja ei-toiminnallisiin (valoa läpäiseviin) antureihin.
Toiminnallinen anturi on ominaista optisen kuidun kyky olla herkkä ulkoiselle informaatiolle ja tunnistuskyky. Kun valokuitua käytetään herkänä komponenttina, valokuidussa mitattuna valon intensiteetin, vaiheen, taajuuden tai polarisaatiotilan ominaisuudet muuttuvat. Modulaation toiminto on toteutettu. Sitten mitattava signaali saadaan demoduloimalla moduloitu signaali. Tällaisessa anturissa optinen kuitu ei toimi vain valonläpäisynä, vaan myös "aistin" roolina.
Toimimattomat anturit käyttävät muita herkkiä komponentteja mitattujen muutosten havaitsemiseen. Valokuitu toimii vain tiedon siirtovälineenä, eli valokuitu toimii vain valonohjaimena [3]. Perinteisiin sähköantureisiin verrattuna kuituoptisilla antureilla on vahva sähkömagneettisten häiriöiden estokyky, hyvä sähköeristys ja korkea herkkyys, joten niitä käytetään laajalti eri aloilla, kuten ympäristössä, silloissa, patojen, öljykenttien, kliinisen lääketieteellisen testauksen ja elintarviketurvallisuuden alalla. Testaus ja muut alat.
1.2 Kuituoptisten antureiden kehitystila
Kuituanturin syntymästä lähtien sen ylivoimaa ja laajaa sovellusta ovat seuranneet ja arvostaneet kaikki maailman maat, ja sitä on tutkittu ja kehitetty aktiivisesti. Tällä hetkellä valokuituanturit on mitattu yli 70 fysikaaliselle suurelle, kuten siirtymälle, paineelle, lämpötilalle, nopeudelle, tärinälle, nesteen tasolle ja kulmalle. Jotkut maat, kuten Yhdysvallat, Iso-Britannia, Saksa ja Japani, ovat keskittyneet kuuteen näkökohtaan, jotka liittyvät valokuituanturijärjestelmiin, nykyaikaisiin digitaalisiin kuituohjausjärjestelmiin, valokuitugyroskooppiin, ydinsäteilyn valvontaan, lentokoneiden moottoreiden valvontaan ja siviiliohjelmiin, ja ne ovat saavuttaneet tiettyjä saavutuksia.
Kuituoptisten antureiden tutkimustyö Kiinassa alkoi vuonna 1983. Eräiden yliopistojen, tutkimuslaitosten ja yritysten tekemä kuituoptisten antureiden tutkimus on johtanut kuituoptisen anturitekniikan nopeaan kehitykseen. Peopleâs Daily raportoi 7. toukokuuta 2010, että Nanjingin yliopiston tekniikan ja johtamisen korkeakoulun professorin Zhang Xupingin keksimä "jatkuvasti hajautettu valokuitutunnistusteknologia, joka perustuu Brillouin-ilmiöön", läpäisi asiantuntija-arvioinnin. opetusministeriön toimesta. Arviointiasiantuntijaryhmä uskoo yksimielisesti, että tällä tekniikalla on vahvaa innovaatiokykyä, sillä on useita itsenäisiä immateriaalioikeuksia, ja se on saavuttanut teknologian kotimaisen johtavan tason ja kansainvälisen edistyneen tason ja sillä on hyvät sovellusmahdollisuudet. Tämän tekniikan ydin on esineiden internetin käsitteen käyttö, joka täyttää Kiinan esineiden internetin aukon.
2 Esineiden internetin perusperiaatteet
Internet of Things -konsepti ehdotettiin vuonna 1999, ja sen englanninkielinen nimi on "The Internet of Things", joka on "yhdistettyjen asioiden verkko". Esineiden internet perustuu Internetiin ja käyttää tietotekniikkaa, kuten RFID-tekniikkaa (radio Frequency Identification), infrapunaantureita, globaaleja paikannusjärjestelmiä ja laserskannereita tuotteiden yhdistämiseen Internetiin tiedonvaihdon ja viestinnän toteuttamiseksi. Verkko, joka paikantaa, tunnistaa älykkäästi, seuraa, tarkkailee ja hallitsee. Esineiden internetin tekninen arkkitehtuuri koostuu kolmesta tasosta: havaintokerroksesta, verkkokerroksesta ja sovelluskerroksesta.
