Оптични кабели и оптични сензори; Електроника-днес

С напредъка на науката и технологиите внезапно се увеличи търсенето на високопроизводителни информационни медии. Особено за дълги разстояния. Идеалното решение са оптичните кабели.

По отношение на качеството и скоростта на информационния поток, оптичните кабели са се издигнали далеч над другите методи за предаване на сигнал. Това се дължи на факта, че пропускането на светлина не е чувствително към смущаващи влияния на електромагнитното поле. Това е от съществено значение в индустриалната среда, "напоена" по принцип от много видове електромагнитни смущения. Друга причина за използване на оптично предаване на сигнал е възможността за използване на много широка лента. В оптичните кабели за предаване на данни вместо електричество се използва правилно модулиран светлинен лъч. Позволява да се достигне обхват на трансфер от порядъка на 3 Tb/s и значително се увеличава разстоянието на предаване, без да се използва усилвател.

Принципът на оптично предаване
Оптичното предаване се състои от предаване на светлинния лъч, чийто източник е лазер или например светодиод. От другата страна на оптичното влакно, лъчът, се приема от фоточувствителен елемент, например фотодиод. За да се осигури правилно и бързо предаване, светлинният лъч е модулиран. Това предотвратява смущения в сигнала. Те са обект на модулация по-специално: интензитет на светлинната вълна, честота, поляризация или фаза.

Предимства и недостатъци на оптичните влакна
Основните предимства на оптичните влакна включват:
1. Огромният капацитет за трансфер на информация за всяко влакно и изключителната скорост на трансфер (честотна лента);
2. Малки загуби и възможност за предаване на сигнали на значителни разстояния;
3. Обща устойчивост на електромагнитни смущения, както и липсата на излъчване на смущения;
4. Малко тегло и размери;
5. Поради липсата на излъчване на смущения, можем да бъдем сигурни в процент от почти 100% от секретността на информацията, предавана през оптичното влакно. Монтирането на прехващачи е почти невъзможно;
6. Те стават все по-печеливши - запазва се тенденцията към намаляване на цените на оптичните влакна;
7. Несъществуване на риска от искри, безопасност по време на работа;
8. Висока надеждност;
9. Лесна работа;
10. Нарастваща популярност.

Не всички оптични сензори са съставени от трите типа преобразуватели, споменати на чертежа по-горе, но трябва да има поне първия.
Оптичните сензори се произвеждат главно като параметрични (пасивни) сензори. По този начин е необходима спомагателна оптична енергия, за да достигне до сензора. Входният сигнал обикновено причинява промяна само на един от параметрите на изходния сигнал на оптичния преобразувател. Тези сензори имат функции, които правят възможно използването им, когато това е трудно или изключено за други видове сензори. Основните характеристики на оптичните сензори са:
- неелектрически изходен сигнал,
- възможност за работа в запалими среди, с риск от експлозия или химически агресивни,
- възможност за работа без докосване,
- малка маса и размери,
- устойчивост на електромагнитни смущения,
- висока чувствителност при обработка,
- лесна връзка с телекомуникационни системи.

Видове оптични сензори

Класификацията на оптичните сензори може да се извърши според различни критерии, като например мястото на обработка, начина на получаване на информацията за измереното количество или появата на изходния сигнал.
1. Класификация по място на обработка:
- с външна обработка, наричана още хибридни сензори. В този случай ролята на оптичното влакно е да привежда и връща светлината към и от оптичния преобразувател, например:
- отражателни сензори,
- с модификацията на трансмисията,
- с пълно вътрешно отражение,
- с дифракционни решетки,
- многомодови поляриметрични сензори.
- с вътрешна обработка, т.е. сензори изцяло с оптични влакна. В този случай оптичното влакно е едновременно вълноводът и оптичният измервателен преобразувател. примери:
- сензори с микродеформация,
- интерферометрични сензори,
- Bragg специални мрежови сензори.

2. Класификация според начина, по който се получава информацията за измереното количество:
- точни, например: отразяващи сензори или сензори, които използват пониженията на нивото на оптично влакно - оптично свързване;
- многоточково, използвайте промените в загубите, интензивността на първоначалната дисперсия, поляризацията, интензивността на флуоресценцията и други, например: многоточковите сензори за загуба на предаване са сензори с микродеформация на мощност, налягане и изместване;
- с непрекъснато приемане в космоса - т.е. разпределени сензори, например за измерване на разпределението на напрежението в метални конструкции и сгради и на разпределение на температурата в техническото оборудване и в големи контейнери.
Оптичните сензори използват линейни и нелинейни оптични явления в оптичните влакна.

3. Класификация според външния вид на изходния сигнал:
• амплитуда (интензивност),
• фаза (интерферометрична),
• честота.

Основните елементи на сензора са:
- сноп влакна или единично влакно, което носи светлина,
- пакет от влакна или единично влакно, което изпраща светлина назад,
- отразяваща повърхност.
Снопчето влакно или влакното, което носи светлина, осветява отразяващата повърхност. Отразената светлина навлиза в приемащия оптичен лъч.
Отразяващите сензори могат да бъдат едно- или двойно-влакнести. В сензорите с едно влакно, поради използването на съединител, оптичното влакно, което носи светлината, съвпада с това, което изпраща светлината обратно. Ако отразяващата повърхност се отдалечи от измервателната глава, интензивността на отразеното от повърхността лъчение и навлизането в оптичното влакно, изпращащо светлина обратно, се променя.

Приложения за оптични оптични сензори

Понастоящем оптичните оптични сензори се използват в повечето промишлени приложения, особено за:

- Измерване на механични величини: налягане, опън, разстояние и др.
- измерване на температурата;
- Измерване на химични количества: химичен състав, концентрация на примеси, pH и др.
- Измерване на електрически и магнитни величини: напрежение, ток, честота, капацитет, интензивност и посока на магнитното поле и др.
- Телекомуникации и RTV;
- Измервателна техника;
- Системи за обработка на сигнали;
- Медицина, електроника и енергетика;
- Автомобилна, авиационна и морска индустрия;
- Мултимедийно оборудване: компютри, дисплеи, CRT монитори;
Оптичните сензори имат много предимства пред традиционните сензори:
• леко тегло и размери,
• повишена надеждност, висока точност и чувствителност,
• не са източник на електромагнитни полета и са устойчиви на електромагнитни смущения,
• предлага възможност за поставяне на източника на сигнал и системата за откриване на голямо разстояние от точката на измерване.
Повече информация:

Коментари

Да, много образователно, благодаря за информацията. Ако приемем, че знаете как, бих искал да ви попитам от къде мога да си купя оптичен оптичен адаптер за FC/PC Singlemode? Намерих някои модели на този сайт и засега изглежда най-доброто предложение, но всяка препоръка е добре дошла!
Благодаря ти

Имам оптичен телевизор от RDS. Когато външната температура достигне 30 градуса по Целзий, никоя програма не работи. Какво мислите, проблемът е от оптичната влакна ?

---