광섬유 및 광섬유 통신 기술의 급속한 발전으로 광섬유 감지 기술이 등장했습니다. 광섬유 센서는 탄생 이후 작은 크기, 가벼운 무게, 고감도, 빠른 응답, 강력한 전자파 간섭 방지 기능 및 사용 편의성으로 인해 급속히 발전하여 화학 의학, 재료 산업, 수자원 절약에 널리 사용됩니다. 전력, 선박, 탄광, 토목 등 다양한 분야에서 특히 오늘날 사물인터넷의 급속한 발전으로 광섬유 센싱 기술의 위상을 무시할 수 없다.
1 광섬유 센서의 기본 원리 및 개발 현황
1.1 광섬유 센서의 기본 원리 및 분류
광섬유 감지 기술은 1970년대에 개발된 새로운 유형의 감지 기술입니다. 빛이 광섬유를 통해 전파될 때 외부 온도, 압력, 변위, 자기장, 전기장 및 회전의 영향으로 빛에 의해 반사됩니다. , 굴절 및 흡수 효과, 광학 도플러 효과, 음향 광학, 전기 광학, 자기 광학 및 탄성 효과 등은 광파의 진폭, 위상, 편광 상태 및 파장을 직간접 적으로 변경할 수 있으므로 섬유 다양한 물리량을 감지하는 민감한 구성 요소로.
광섬유 센서는 주로 광원, 전송 섬유, 광 검출기 및 신호 처리 부분으로 구성됩니다. 기본 원리는 광원에서 나온 빛이 광섬유를 통해 감지 헤드(변조기)로 보내져 측정해야 할 매개 변수가 변조 영역에 들어오는 빛과 상호 작용하여 빛의 광학적 특성( 빛의 강도, 파장, 주파수 등의 위상, 편광 상태 등을 변화시켜 변조된 신호광이 된 후 광섬유를 통해 광검출기로 보내져 광신호를 전기신호로 변환하고, 마지막으로 신호를 처리하여 측정된 물리량을 복원하는데 광섬유 센서에는 많은 종류가 있으며 일반적으로 기능형(감지형) 센서와 비기능형(광투과형) 센서로 분류할 수 있다.
기능성 센서는 광섬유가 외부 정보에 민감하게 반응하는 능력과 감지 능력이 특징입니다. 광섬유가 민감한 구성 요소로 사용되는 경우 광섬유에서 측정할 때 빛의 강도, 위상, 주파수 또는 편광 상태의 특성이 변경됩니다. 변조 기능이 실현됩니다. 그런 다음 변조된 신호를 복조하여 측정할 신호를 얻습니다. 이러한 종류의 센서에서 광섬유는 광 전송 역할을 할 뿐만 아니라 "감지" 역할도 수행합니다.
작동하지 않는 센서는 다른 민감한 구성 요소를 사용하여 측정된 변화를 감지합니다. 광섬유는 정보의 전송 매체 역할만 합니다. 즉, 광섬유는 빛을 안내하는 역할만 합니다[3]. 기존의 전기 센서와 비교하여 광섬유 센서는 강력한 전자기 간섭 기능, 우수한 전기 절연성 및 높은 감도를 가지므로 환경, 교량, 댐, 유전, 임상 의료 테스트 및 식품 안전과 같은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 테스트 및 기타 분야.
1.2 광섬유 센서 개발 현황
화이버 센서가 탄생한 이래로 그 우수성과 폭넓은 응용은 세계 각국에서 면밀히 주시하고 높이 평가하여 활발하게 연구 개발되어 왔습니다. 현재 광섬유 센서는 변위, 압력, 온도, 속도, 진동, 액체 높이 및 각도와 같은 70개 이상의 물리량에 대해 측정되었습니다. 미국, 영국, 독일 및 일본과 같은 일부 국가는 광섬유 센서 시스템, 현대 디지털 광섬유 제어 시스템, 광섬유 자이로, 핵 방사능 모니터링, 항공기 엔진 모니터링 및 민간 프로그램의 6가지 측면에 중점을 두고 특정 수준을 달성했습니다. 업적.
중국의 광섬유 센서 연구는 1983년에 시작되었습니다. 일부 대학, 연구 기관 및 기업의 광섬유 센서에 대한 연구는 광섬유 감지 기술의 급속한 발전을 가져왔습니다. 2010년 5월 7일 인민일보는 난징대학교 공학경영대학원 교수인 Zhang Xuping이 발명한 "브릴루앙 효과에 기반한 연속 분산형 광섬유 감지 기술"이 조직된 전문가 평가를 통과했다고 보도했습니다. 교육부에 의해. 감정 전문가 그룹은 이 기술이 혁신이 강하고 많은 독립적인 지적 재산권을 보유하고 있으며 기술에서 국내 선두 수준과 국제 선진 수준에 도달했으며 좋은 응용 전망이 있다고 만장일치로 믿습니다. 이 기술의 본질은 사물 인터넷 개념을 사용하여 중국 사물 인터넷의 격차를 메우는 것입니다.
2 사물 인터넷의 기본 원리
Internet of Things의 개념은 1999년에 제안되었으며, 영어 이름은 "The Internet of Things"로 "연결된 사물의 네트워크"입니다. 사물인터넷은 인터넷을 기반으로 RFID(radio frequency identification) 기술, 적외선 센서, GPS, 레이저 스캐너 등의 정보기술을 이용해 사물을 인터넷에 연결해 정보교환과 소통을 실현한다. 위치를 찾고, 지능적으로 식별하고, 추적하고, 모니터링하고, 관리하는 네트워크입니다. 사물 인터넷의 기술 아키텍처는 인식 계층, 네트워크 계층 및 애플리케이션 계층의 세 가지 수준으로 구성됩니다.
