Káble z optických vlákien a snímače z optických vlákien; Elektronika - dnes

S pokrokom v oblasti vedy a techniky sa náhle zvýšil dopyt po výkonných informačných médiách. Najmä na veľké vzdialenosti. Ideálnym riešením sú káble z optických vlákien.

Pokiaľ ide o kvalitu a rýchlosť informačného toku, káble z optických vlákien vysoko stúpajú nad ostatnými spôsobmi prenosu signálu. To vyplýva zo skutočnosti, že prenos svetla nie je citlivý na žiadne rušivé vplyvy elektromagnetického poľa. To je nevyhnutné v priemyselnom prostredí, ktoré je v zásade „nasiaknuté“ mnohými typmi elektromagnetického rušenia. Ďalším dôvodom použitia optického prenosu signálu je možnosť použitia veľmi širokého pásma. V kábloch z optických vlákien sa na prenos údajov namiesto elektriny používa správne modulovaný svetelný lúč. Umožňuje dosiahnuť prenosové pásmo rádovo 3 Tb/s a ​​výrazne zvyšuje prenosovú vzdialenosť bez použitia zosilňovača.

Princíp prenosu z optických vlákien
Prenos vláknovou optikou spočíva v vysielaní svetelného lúča, ktorého zdrojom je laser alebo napríklad LED. Na druhú stranu optického vlákna, lúča, je prijímaný fotocitlivým prvkom, napríklad fotodiódou. Na zabezpečenie správneho a rýchleho prenosu je svetelný lúč modulovaný. Tým sa zabráni rušeniu signálu. Podliehajú najmä modulácii: intenzite, frekvencii, polarizácii alebo fáze svetelných vĺn.

Výhody a nevýhody optických vlákien
Medzi základné výhody vláknovej optiky patria:
1. Obrovská kapacita prenosu informácií každého vlákna a mimoriadna rýchlosť prenosu (šírka pásma);
2. Malé straty a schopnosť prenášať signály na značné vzdialenosti;
3. celková odolnosť proti elektromagnetickým rušeniam, ako aj absencia rušivých emisií;
4. Malá hmotnosť a rozmery;
5. Vzhľadom na to, že nedochádza k emisii rušenia, môžeme si byť istí percentom takmer 100% utajenia informácií prenášaných cez optické vlákno. Montáž interceptorov je takmer nemožná;
6. Sú čoraz ziskovejšie - zostupný trend v cenách optických vlákien sa zachováva;
7. Neexistencia rizika iskier, bezpečnosť pri práci;
8. vysoká spoľahlivosť;
9. jednoduchá obsluha;
10. Rastúca popularita.

Nie všetky snímače z optických vlákien pozostávajú zo všetkých troch typov prevodníkov uvedených na obrázku vyššie, musí však existovať aspoň prvý.
Senzory z optických vlákien sa vyrábajú hlavne ako parametrické (pasívne) senzory. Na dosiahnutie senzora je teda potrebná pomocná optická energia. Vstupný signál zvyčajne spôsobí zmenu iba jedného z parametrov výstupného signálu optického prevodníka. Tieto snímače majú vlastnosti, ktoré umožňujú ich použitie tam, kde je to pre iné typy snímačov ťažké alebo vylúčené. Základné vlastnosti optických senzorov sú:
- neelektrický výstupný signál,
- možnosť pracovať v horľavom prostredí s rizikom výbuchu alebo chemicky agresívnych,
- možnosť práce bez dotyku,
- malá hmotnosť a rozmery,
- odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu,
- vysoká citlivosť spracovania,
- ľahké spojenie s telekomunikačnými systémami.

Typy snímačov z optických vlákien

Klasifikáciu senzorov z optických vlákien možno vykonať podľa rôznych kritérií, ako je napríklad miesto spracovania, spôsob prijímania informácií o meranej veličine alebo vzhľad výstupného signálu.
1. Klasifikácia podľa miesta spracovania:
- s externým spracovaním, ktoré sa tiež nazýva hybridné snímače. Úlohou optického vlákna je v tomto prípade privádzať a vracať svetlo do a z optického prevodníku, napríklad:
- reflexné snímače,
- s úpravou prevodovky,
- s úplným vnútorným odrazom,
- s difrakčnými mriežkami,
multimode polarimetrické snímače.
- s interným spracovaním, tj. snímače úplne s optickým vláknom. V tomto prípade je optické vlákno súčasne vlnovodom a optickým meracím prevodníkom. príklady:
- snímače s mikrodoformáciou,
- interferometrické snímače,
- Bragg špeciálne sieťové senzory.

2. Klasifikácia podľa spôsobu, akým sa prijímajú informácie o nameranom množstve:
- presné, napríklad: reflexné snímače alebo snímače, ktoré využívajú pokles úrovne optického vlákna - spojenie optickým vláknom;
- viacbodové, využite zmeny straty, intenzitu počiatočnej disperzie, polarizáciu, intenzitu fluorescencie a iné, napríklad: viacbodové snímače straty stratou sú snímače s mikrodformáciou výkonu, tlaku a posunu;
- s nepretržitým príjmom v priestore - tj. distribuované snímače, napríklad na meranie distribúcie napätia v kovových konštrukciách a budovách a distribúcie teploty v technických zariadeniach a vo veľkých kontajneroch.
Senzory z optických vlákien používajú lineárne a nelineárne optické javy v optických vláknach.

3. Klasifikácia podľa vzhľadu výstupného signálu:
• amplitúda (intenzita),
• fáza (interferometrická),
• frekvencia.

Základné prvky snímača sú:
- zväzok vlákien alebo jedno vlákno, ktoré prináša svetlo,
- zväzok vlákien alebo jednotlivé vlákno, ktoré vysiela spätné svetlo,
- reflexný povrch.
Zväzok vlákien alebo vlákno, ktoré prináša svetlo, osvetľuje reflexný povrch. Odrazené svetlo vstupuje do prijímacieho lúča z optických vlákien.
Reflexné snímače môžu byť jednovláknové alebo dvojvláknové. V snímačoch s jedným vláknom sa vďaka použitiu spojky optické vlákno, ktoré prináša svetlo, zhoduje s optickým vláknom, ktoré svetlo odosiela späť. Ak sa reflexný povrch vzdiali od meracej hlavy, zmení sa intenzita žiarenia odrazeného od povrchu a vstupujúceho do optického vlákna vysielajúceho svetlo späť.

Aplikácie snímačov z optických vlákien

Senzory z optických vlákien sa v súčasnosti používajú vo väčšine priemyselných aplikácií, najmä na:

- Meranie mechanických veličín: tlak, napätie, vzdialenosť atď.
- meranie teploty;
- Meranie chemických veličín: chemické zloženie, koncentrácia nečistôt, pH atď.
- Meranie elektrických a magnetických veličín: napätie, prúd, frekvencia, kapacita, intenzita a smer magnetického poľa atď.
- telekomunikácie a RTV;
- technika merania;
- systémy na spracovanie signálu;
- medicína, elektronika a energia;
- automobilový, letecký a námorný priemysel;
- Multimediálne vybavenie: počítače, displeje, monitory CRT;
Senzory z optických vlákien majú oproti tradičným senzorom mnoho výhod:
• nízka hmotnosť a rozmery,
• zvýšená spoľahlivosť, vysoká presnosť a citlivosť,
• nie sú zdrojom elektromagnetických polí a sú odolné voči elektromagnetickému rušeniu,
• ponúka možnosť umiestniť zdroj signálu a detekčný systém do veľkej vzdialenosti od meracieho bodu.
Viac informácií:

Pripomienky

Áno, veľmi poučné, ďakujem za informácie. Za predpokladu, že viete ako, chcel by som sa vás opýtať, kde môžem kúpiť adaptér pre optické vlákna Singlemode FC/PC? Našiel som niektoré modely na tomto webe a zatiaľ sa to javí ako najlepšia ponuka, ale každé odporúčanie je vítané!
Vďaka

Mám televízor s optickými vláknami od RDS. Keď vonkajšia teplota dosiahne 30 stupňov Celzia, žiadny program nefunguje. Čo si myslíte, problém je vo vláknovej optike ?

---