С бързото развитие на оптичните влакна и комуникационните технологии с оптични влакна се появи технологията за отчитане на оптични влакна. От раждането си оптичните сензори се развиват бързо поради малкия си размер, леко тегло, висока чувствителност, бърза реакция, силна способност за антиелектромагнитни смущения и лекота на използване и се използват широко в химическата медицина, промишлеността на материалите, опазването на водата и електроенергия, кораби, въглищни мини и гражданско строителство в различни области. Особено днес, с бързото развитие на Интернет на нещата, състоянието на технологията за наблюдение на оптични влакна не може да бъде пренебрегнато.
1 Основен принцип и състояние на развитие на оптичните сензори
1.1 Основни принципи и класификация на оптични сензори
Технологията за наблюдение на оптични влакна е нов тип сензорна технология, разработена през 70-те години на миналия век. Когато светлината се разпространява през оптично влакно, тя се отразява от светлина под въздействието на външна температура, налягане, изместване, магнитно поле, електрическо поле и въртене. , рефракционни и абсорбционни ефекти, оптичен доплеров ефект, акустооптични, електрооптични, магнитооптични и еластични ефекти и др., могат директно или косвено да променят амплитудата, фазата, поляризационното състояние и дължината на вълната на светлинната вълна, като по този начин влакното Като чувствителен компонент за откриване на различни физически величини.
Оптичният сензор се състои главно от източник на светлина, предавателно влакно, фотодетектор и част за обработка на сигнала. Основният принцип е, че светлината от източника на светлина се изпраща към сензорната глава (модулатор) през оптичното влакно, така че параметрите, които трябва да бъдат измерени, взаимодействат със светлината, навлизаща в зоната на модулация, което води до оптичните свойства на светлината ( като интензитета, дължината на вълната, честотата на светлината, фазата, състоянието на поляризация и т.н. се променят, за да станат модулирана сигнална светлина, която след това се изпраща към фотодетектора през оптичното влакно за преобразуване на оптичния сигнал в електрически сигнал и накрая сигналът се обработва, за да се възстанови измерената физическа величина.Има много видове сензори с оптични влакна и те могат да бъдат класифицирани най-общо на функционални (сензорен тип) сензори и нефункционални сензори (светлопредаващ тип).
Функционалният сензор се характеризира със способността на оптичното влакно да бъде чувствително към външната информация и способността за откриване. Когато оптичното влакно се използва като чувствителен компонент, когато се измерва в оптичното влакно, характеристиките на интензитета, фазата, честотата или поляризационното състояние на светлината ще се променят. Функцията на модулация е реализирана. След това сигналът за измерване се получава чрез демодулиране на модулирания сигнал. В този вид сензор оптичното влакно не само играе ролята на предаване на светлина, но играе и ролята на "сензор".
Нефункционалните сензори използват други чувствителни компоненти, за да усетят измерените промени. Оптичното влакно действа само като среда за предаване на информация, т.е. оптичното влакно служи само като световод [3]. В сравнение с традиционните електрически сензори, оптичните сензори имат силна способност за антиелектромагнитни смущения, добра електрическа изолация и висока чувствителност, така че се използват широко в различни области като околна среда, мостове, язовири, нефтени полета, клинични медицински тестове и безопасност на храните. Тестване и други области.
1.2 Състояние на развитие на оптични сензори
От раждането на оптичния сензор, неговото превъзходство и широко приложение са внимателно наблюдавани и високо ценени от всички страни по света и той е активно изследван и развиван. Понастоящем сензорите с оптични влакна са измерени за повече от 70 физически величини като изместване, налягане, температура, скорост, вибрации, ниво на течността и ъгъл. Някои страни като Съединените щати, Великобритания, Германия и Япония са се съсредоточили върху шест аспекта на фиброоптични сензорни системи, модерни цифрови системи за контрол на оптични влакна, оптични жироскопи, мониторинг на ядрената радиация, мониторинг на самолетни двигатели и граждански програми и са постигнали определени постижения.
Изследователската работа на фиброоптични сензори в Китай започна през 1983 г. Изследванията на фиброоптични сензори от някои университети, изследователски институти и компании доведоха до бързото развитие на фиброоптична сензорна технология. На 7 май 2010 г. Peopleâs Daily съобщи, че „технологията за непрекъснато разпределено наблюдение на оптични влакна, базирана на ефекта на Брилюен“, изобретена от Zhang Xuping, професор в Училището по инженерство и управление на университета в Нанкин, е преминала експертната оценка, организирана от Министерството на образованието. Експертната група по оценка единодушно вярва, че тази технология има силна иновация, притежава редица независими права върху интелектуалната собственост и е достигнала водещо национално ниво и международно напреднало ниво в технологиите и има добра перспектива за приложение. Същността на тази технология е използването на концепцията за Интернет на нещата, която запълва празнината в Интернет на нещата в Китай.
2 Основните принципи на Интернет на нещата
Концепцията за интернет на нещата е предложена през 1999 г., а английското й име е „The Internet of Things“, което е „мрежата от свързани неща“. Интернет на нещата се основава на интернет и използва информационни технологии като RFID (радиочестотна идентификация) технология, инфрачервени сензори, системи за глобално позициониране и лазерни скенери за свързване на елементи към интернет за осъществяване на обмен на информация и комуникация. Мрежа, която локализира, интелигентно идентифицира, проследява, наблюдава и управлява. Техническата архитектура на Интернет на нещата се състои от три нива: слой на възприемане, мрежов слой и слой на приложение.
