ऑप्टिकल फाइबर त्वरण सेंसर सिद्धांत

एक प्रत्यक्ष ऑप्टिकल फाइबर सेंसर का सिद्धांत ऑप्टिकल संकेतों के लिए ट्रांसमिशन चैनल के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करना है। एक प्रत्यक्ष ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश का उत्सर्जन करता है, एक प्राप्त ऑप्टिकल फाइबर ऑप्टिकल सिग्नल प्राप्त करता है, और प्राप्त ऑप्टिकल फाइबर आउटगोइंग ऑप्टिकल फाइबर के प्रसार दिशा में स्थित है। आउटगोइंग लाइट सिग्नल अंतरिक्ष में फैलता है और एक माध्यम से गुजरने के बाद प्राप्त फाइबर में प्रवेश करता है।

फाइबर त्वरण सेंसर लाभ

पारंपरिक पीजोइलेक्ट्रिक, अल्ट्रासोनिक और अन्य संवेदी प्रौद्योगिकियों की तुलना में, फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग तकनीक के महत्वपूर्ण फायदे हैं, जिनमें शामिल हैं: बड़ी मात्रा में सेंसिंग और ट्रांसमिशन की जानकारी; छोटे आकार और हल्के वजन; ऑपरेटिंग आवृत्ति बैंडविड्थ; अन्य संवेदी प्रौद्योगिकियों से अधिक; संवेदनशीलता और परिमाण के 3 आदेशों का समाधान; संवेदी भाग की संरचना और विविधता की विविधता; सार्वभौमिक रूप से विभिन्न भौतिक घटनाओं की संवेदनशीलता पर लागू होता है, जैसे कि ध्वनि क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र, तापमान, रोटेशन, आदि। विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप का प्रभाव; इसे कठोर वातावरणों जैसे उच्च तापमान और दबाव, ज्वलनशील और विस्फोटक पर लागू किया जा सकता है; पुन: उपयोग करना आसान है और सेंसर नेटवर्क बनाना; वास्तविक समय का एहसास करना आसान; ऑनलाइन, वितरित संवेदन, आदि।

ऑप्टिकल फाइबर त्वरण सेंसर आवेदन

फाइबर ऑप्टिक सेंसर को प्रकाश-संचारण प्रकार और सेंसर प्रकार में विभाजित किया जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, पूर्व को प्रकाश को प्रसारित करना है, और संवेदन तत्व को ऑप्टिकल फाइबर से जोड़ा जाना चाहिए, बाद में प्रकाश को प्रसारित करने और संवेदन के कार्य दोनों के लिए है। अब अनुसंधान हॉटस्पॉट लगभग उत्तरार्द्ध हैं, इसलिए मैं संक्षेप में उत्तरार्द्ध का परिचय दूंगा, क्योंकि फाइबर ऑप्टिक सेंसर में सेंसर के रूप में कई एप्लिकेशन होते हैं, जैसे कि एंटी-जंग, एंटी-इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप, आदि और जटिल और कठोर वातावरण में उपयोग किया जा सकता है। एक संवेदी फाइबर के रूप में, सिद्धांत रूप में, यह एक उपकरण है जो संचरित प्रकाश के ध्रुवीकरण, तीव्रता, चरण, तरंग दैर्ध्य, अवधि, आवृत्ति आदि को संशोधित करके और डिटेक्टर द्वारा मॉड्यूलेशन परिणाम प्राप्त करके संवेदन का प्रदर्शन करता है। क्योंकि जब बाहरी वातावरण में परिवर्तन होता है, जैसे कि तापमान, तनाव, चुंबकत्व, ध्वनि, दबाव, तापमान, त्वरण आदि, तो इसका कुछ संरचनाओं पर थोड़ा प्रभाव पड़ेगा जैसे कि ऑप्टिकल फाइबर का अपवर्तनांक वितरण, जिसके परिणामस्वरूप संचरित प्रकाश की विशेषताओं में परिवर्तन होता है। बाहरी परिवर्तन प्राप्त करने के लिए बदलें और एक संवेदनशील भूमिका निभाएं।

फाइबर त्वरण सेंसर वर्गीकरण

तीव्रता मॉडुलन

तीव्रता-संग्राहक त्वरण सेंसर ऑप्टिकल फाइबर में संचरित प्रकाश की तीव्रता को संशोधित करके त्वरण को मापने के उद्देश्य को संदर्भित करता है। इसमें मुख्य रूप से संचरण, प्रतिबिंब और ध्रुवीकरण शामिल हैं। इसके फायदे अपेक्षाकृत सरल संरचना, आसान संकेत डीमॉड्यूलेशन और अपेक्षाकृत कम लागत हैं। नुकसान यह है कि सटीकता अधिक नहीं है।

(1) ट्रांससमिसिव फाइबर एक्सेलेरेशन सेंसर।

इस प्रकार के सेंसर की संरचनात्मक विशेषता यह है कि फाइबर को मोबाइल इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है। त्वरण के कारण आउटपुट फाइबर कंपन होता है और आउटपुट फाइबर में युग्मित प्रकाश की मात्रा में परिवर्तन होता है। प्राप्त छोर से प्राप्त प्रकाश की तीव्रता त्वरण की भयावहता को दर्शा सकती है।

(2) चिंतनशील फाइबर-ऑप्टिक त्वरण सेंसर।

इस प्रकार का सेंसर संरचनात्मक रूप से ट्रांस्मिसिव प्रकार से अलग है जिसमें इसका एक अतिरिक्त दर्पण होता है, और ऑप्टिकल फाइबर और दर्पण दोनों को चलते तत्वों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। एक ऑप्टिकल फाइबर जिसकी धुरी परावर्तक सतह पर लंबवत होती है, उसे धनात्मक दर्पण प्रकार कहा जाता है, और एक ऑप्टिकल फाइबर जिसका अक्ष परावर्तक सतह के लंबवत नहीं होता है, तिरछा दर्पण प्रकार कहलाता है।

(3) ध्रुवीकृत फाइबर-ऑप्टिक त्वरण सेंसर।

इस प्रकार का सेंसर ध्रुवीकरण की स्थिति में बदलाव का उत्पादन करने के लिए सीधे ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग द्रव्यमान की जड़ता को समझने के लिए करता है, जो त्वरण को मापने के लिए आउटपुट प्रकाश की तीव्रता में बदलाव का कारण बनता है। 2012 में टिहोन पियरे और अन्य लोगों द्वारा प्रस्तावित ऑप्टिकल फाइबर बाइफ़रिंग के आधार पर चार प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा रूपांतरण संरचनाएं यू-आकार की एल्यूमीनियम बीम हैं जो ऑप्टिकल फाइबर पर झुकने, निचोड़ने, खींचने और घुमा प्रभाव पैदा करती हैं। जब ध्रुवीकृत प्रकाश इस संरचना के एकल-मोड फाइबर के एक छोर से इनपुट होता है, तो त्वरण फाइबर के विरूपण का कारण बनता है और इस प्रकार लेजर ध्रुवीकरण स्थिति को बदलता है। दूसरे छोर से ध्रुवीकृत प्रकाश उत्पादन का पता विश्लेषक द्वारा गुजरने के बाद एक फोटोडायोड द्वारा लगाया जाता है। अलग-अलग त्वरण अलग-अलग ध्रुवीकरण राज्यों के अनुरूप होते हैं, यानी अलग-अलग प्राप्त प्रकाश तीव्रता [1]।

2 चरण मॉडुलन प्रकार

फेज़ मॉड्युलेशन एक्सेलेरेशन सेंसर ऑप्टिकल फाइबर में ट्रांसमिटेड लाइट के फेज़ को मॉडिफाई करके एक्सेलेरेशन को मापने के उद्देश्य को संदर्भित करता है। इसमें मुख्य रूप से माइकलसन इंटरफेरेंस टाइप, माच-ज़ेनंडर इंटरफेरेंस टाइप, एफपी इंटरफेरेंस टाइप इत्यादि शामिल हैं। इसके फायदे लचीले और विविध ज्यामितीय संरचना, रिज़ॉल्यूशन हैं। संवेदनशीलता और संवेदनशीलता जैसे प्रदर्शन संकेतक बहुत अधिक हैं, और उनका व्यापक रूप से अध्ययन किया जाता है।

(1) मिशेलसन हस्तक्षेप फाइबर ऑप्टिक त्वरण सेंसर।

एफ पेंग एट अल। 2012 में एक कॉम्पैक्ट माइकलसन इंटरफेरोमीटर एक्सेलेरोमीटर बनाया गया, जो फाइबर के निहित लाभों का लाभ उठाता है, ताकि सेंसर का आकार और वजन बहुत छोटा हो सके। वजन एम एपॉक्सी राल से सरेस से जोड़ा हुआ है। दो एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर के मध्य में जो एक साथ चिपके हुए हैं, ऑप्टिकल फाइबर के ऊपरी और निचले सिरे धातु ट्यूब और ठोस फ्रेम के साथ तय किए गए हैं। त्वरण में परिवर्तन से इंटरफेरोमीटर के दोनों भुजाओं के बीच ऑप्टिकल पथ अंतर बदल जाएगा। इसी त्वरण को चरण परिवर्तन को नष्ट करके प्राप्त किया जा सकता है। इस त्वरण सेंसर की संवेदनशीलता और आवृत्ति प्रतिक्रिया 0.42 रेड / जी प्राप्त कर सकती है। 600 हर्ट्ज।

(2) एम-जेड हस्तक्षेप ऑप्टिकल फाइबर त्वरण सेंसर।

चेन लियूहुआ एट अल। 2010 में 1-ऑर्डर हस्तक्षेप और चरण वाहक (पीजीसी) मॉड्यूलेशन और डिमॉड्यूलेशन को झंझरी पर आधारित एक ऑप्टिकल त्वरण संवेदन योजना प्रस्तावित। पारंपरिक एमजेड इंटरफेरोमीटर के विपरीत, यह संरचना MZ- पर निर्भर नहीं करती है एक बांह का उपयोग एक संवेदन हाथ के रूप में किया जाता है, लेकिन लम्बवत घटना लेजर प्रकाश के साथ एक साइनसोइडल आयाम को एक संवेदन तत्व के रूप में उपयोग किया जाता है। जब ऊर्ध्वाधर ग्रिड लाइन की दिशा में एक त्वरण झंझरी विमान में झंझरी पर कार्य करता है, तो झंझरी एक समान विस्थापन उत्पन्न करता है, जो बदले में पीडी अंत में हस्तक्षेप चरण अंतर में बदलाव का कारण बनता है। एम-जेड का एक हाथ चरण डिमॉड्यूलेशन सटीकता को बेहतर बनाने के लिए वाहक को उत्पन्न करने के लिए PZT का उपयोग करता है। प्रायोगिक प्रणाली की त्रुटि [2] है।

(3) एफ-पी हस्तक्षेप ऑप्टिकल फाइबर त्वरण सेंसर।

QLin एट अल द्वारा प्रस्तावित एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन त्वरण सेंसर संरचना। 2011 में, एक एकल-मोड फाइबर अंत चेहरे को एक अर्ध-परावर्तक फिल्म के साथ चढ़ाया जाता है, जिसका उपयोग एक ट्रांसमिटिंग फाइबर और एक प्राप्त फाइबर दोनों के रूप में किया जाता है, और वी-आकार के खांचे पर तय किया जाता है। ऑप्टिकल फाइबर का अंतिम चेहरा एक 0.1 मिमी मोटी स्टेनलेस स्टील रिंग स्प्रिंग नेट-ए-पी गुंजयमान गुहा के केंद्र में 0.8 मिमी मोटी द्रव्यमान पर तय सिलिकॉन माइक्रो-दर्पण के साथ बनता है। VZ- आकार के खांचे और ऑप्टिकल फाइबर फिक्सिंग ब्रैकेट के बीच एक PZT स्थापित किया गया है, और चरण लंबाई (PGC) मॉडुलन गुहा की लंबाई के लिए एक ऑडियो सिग्नल लगाने से उत्पन्न होता है। गुहा की लंबाई के परिवर्तन का अक्षीय दिशा में फाइबर के त्वरण के साथ एक रैखिक संबंध है। इस संरचना की संवेदनशीलता 36dB प्रति 1 रेड / जी है, प्रतिध्वनि आवृत्ति 160 हर्ट्ज है, और पार्श्व संवेदनशीलता -1.8dB प्रति 1rad / g [3] है।

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