Pengetahuan Profesional

Aplikasi teknologi penderiaan gentian optik berdasarkan Internet of Things

2021-03-15
Dengan perkembangan pesat teknologi komunikasi gentian optik dan gentian optik, teknologi pengesan gentian optik muncul. Sejak kelahirannya, penderia gentian optik telah dibangunkan dengan pantas kerana saiznya yang kecil, ringan, kepekaan yang tinggi, tindak balas pantas, keupayaan gangguan anti-elektromagnet yang kuat dan kemudahan penggunaan, dan digunakan secara meluas dalam perubatan kimia, industri bahan, pemuliharaan air. dan kuasa elektrik, kapal, lombong arang batu dan kejuruteraan awam dalam pelbagai bidang. Terutama hari ini, dengan perkembangan pesat Internet Perkara, status teknologi penderiaan gentian optik tidak boleh diabaikan.
1 Prinsip asas dan status pembangunan penderia gentian optik
1.1 Prinsip Asas dan Klasifikasi Penderia Gentian Optik
Teknologi penderiaan gentian optik ialah jenis teknologi penderiaan baharu yang dibangunkan pada tahun 1970-an. Apabila cahaya merambat melalui gentian optik, ia dipantulkan oleh cahaya di bawah pengaruh suhu luaran, tekanan, anjakan, medan magnet, medan elektrik dan putaran. , kesan biasan dan penyerapan, kesan Doppler optik, akusto-optik, elektro-optik, kesan magneto-optik dan elastik, dsb., boleh secara langsung atau tidak langsung menukar amplitud, fasa, keadaan polarisasi dan panjang gelombang gelombang cahaya, dengan itu gentian Sebagai komponen sensitif untuk mengesan pelbagai kuantiti fizik.
Penderia gentian optik terutamanya terdiri daripada sumber cahaya, gentian penghantaran, pengesan foto, dan bahagian pemprosesan isyarat. Prinsip asasnya ialah cahaya dari sumber cahaya dihantar ke kepala penderiaan (modulator) melalui gentian optik, supaya parameter yang akan diukur berinteraksi dengan cahaya yang memasuki kawasan modulasi, menghasilkan sifat optik cahaya ( seperti keamatan, panjang gelombang, kekerapan cahaya, Fasa, keadaan polarisasi, dll. ditukar menjadi cahaya isyarat termodulat, yang kemudiannya dihantar ke pengesan foto melalui gentian optik untuk menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik, dan akhirnya isyarat diproses untuk memulihkan kuantiti fizikal yang diukur.Terdapat banyak jenis penderia gentian optik, dan ia secara amnya boleh dikelaskan kepada penderia berfungsi (jenis penderiaan) dan penderia jenis tidak berfungsi (jenis pemancar cahaya).
Sensor berfungsi dicirikan oleh keupayaan gentian optik untuk menjadi sensitif kepada maklumat luaran dan keupayaan pengesanan. Apabila gentian optik digunakan sebagai komponen sensitif, apabila diukur dalam gentian optik, ciri-ciri keamatan, fasa, kekerapan atau keadaan polarisasi cahaya akan berubah. Fungsi modulasi direalisasikan. Kemudian, isyarat yang hendak diukur diperolehi dengan menyahmodulasi isyarat termodulat. Dalam jenis sensor ini, gentian optik bukan sahaja memainkan peranan penghantaran cahaya, tetapi juga memainkan peranan "rasa".
Penderia tidak berfungsi menggunakan komponen sensitif lain untuk merasakan perubahan yang diukur. Gentian optik hanya bertindak sebagai medium penghantaran maklumat, iaitu gentian optik hanya berfungsi sebagai panduan cahaya [3]. Berbanding dengan penderia elektrik tradisional, penderia gentian optik mempunyai keupayaan gangguan anti-elektromagnet yang kuat, penebat elektrik yang baik dan kepekaan yang tinggi, jadi ia digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti persekitaran, jambatan, empangan, medan minyak, ujian perubatan klinikal dan keselamatan makanan. Ujian dan bidang lain.
1.2 Status Pembangunan Penderia Gentian Optik
Sejak kelahiran penderia gentian, keunggulan dan aplikasinya yang meluas telah diperhatikan dengan teliti dan sangat dihargai oleh semua negara di dunia, dan ia telah dikaji dan dibangunkan secara aktif. Pada masa ini, penderia gentian optik telah diukur untuk lebih daripada 70 kuantiti fizikal seperti anjakan, tekanan, suhu, kelajuan, getaran, paras cecair dan sudut. Beberapa negara seperti Amerika Syarikat, Britain, Jerman dan Jepun telah menumpukan pada enam aspek sistem sensor gentian optik, sistem kawalan gentian digital moden, giros gentian optik, pemantauan sinaran nuklear, pemantauan enjin pesawat dan program sivil, dan telah mencapai beberapa pencapaian.
Kerja penyelidikan penderia gentian optik di China bermula pada tahun 1983. Penyelidikan mengenai penderia gentian optik oleh beberapa universiti, institut penyelidikan dan syarikat telah membawa kepada perkembangan pesat teknologi penderiaan gentian optik. Pada 7 Mei 2010, People‘s Daily melaporkan bahawa "teknologi pengesan gentian optik teragih berterusan berdasarkan kesan Brillouin" yang dicipta oleh Zhang Xuping, seorang profesor di Sekolah Kejuruteraan dan Pengurusan Universiti Nanjing, lulus penilaian pakar yang dianjurkan. oleh Kementerian Pendidikan. Kumpulan pakar penilaian sebulat suara percaya bahawa teknologi ini mempunyai inovasi yang kukuh, memiliki beberapa hak harta intelek bebas, dan telah mencapai tahap terkemuka domestik dan tahap lanjutan antarabangsa dalam teknologi, dan mempunyai prospek aplikasi yang baik. Intipati teknologi ini adalah penggunaan konsep Internet Perkara, yang mengisi jurang dalam Internet Perkara di China.
2 Prinsip asas Internet Perkara
Konsep Internet Perkara telah dicadangkan pada tahun 1999, dan nama Inggerisnya ialah "Internet Perkara", iaitu "rangkaian perkara yang disambungkan." Internet of Things adalah berasaskan Internet dan menggunakan teknologi maklumat seperti teknologi RFID (pengenalan frekuensi radio), penderia inframerah, sistem kedudukan global, dan pengimbas laser untuk menyambungkan item ke Internet untuk merealisasikan pertukaran maklumat dan komunikasi. Rangkaian yang mengesan, mengenal pasti, menjejak, memantau dan mengurus dengan bijak. Seni bina teknikal Internet of Things terdiri daripada tiga peringkat: lapisan persepsi, lapisan rangkaian dan lapisan aplikasi.