Cảm biến sợi quang – Fiber Sensor là gì?
Cảm biến sợi quang là một cảm biến sử dụng sợi quang làm phần tử cảm biến (“cảm biến bên trong”) hoặc như một phương tiện chuyển tiếp tín hiệu từ cảm biến từ xa đến thiết bị xử lý tín hiệu (“cảm biến bên ngoài”). Sợi quang có nhiều công dụng trong viễn thám. Tùy thuộc vào ứng dụng, sợi quang được sử dụng vì kích thước nhỏ và không cần nguồn cấp, hoặc vì nhiều cảm biến có thể được ghép dọc theo chiều dài của sợi bằng cách sử dụng dịch chuyển bước sóng ánh sáng cho mỗi cảm biến, hoặc bằng cách cảm nhận thời gian trễ khi ánh sáng đi dọc theo sợi quang qua mỗi cảm biến. Độ trễ thời gian có thể được xác định bằng cách sử dụng một thiết bị như máy đo phản xạ miền thời gian quang học và sự dịch chuyển bước sóng có thể được tính toán bằng một thiết bị thực hiện phép đo phản xạ miền tần số quang.
Cảm biến sợi quang cũng miễn nhiễm với nhiễu điện từ và không dẫn điện nên có thể được sử dụng ở những nơi có điện cao thế hoặc vật liệu dễ cháy. Cảm biến sợi quang cũng có thể được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao.
Sợi quang có thể được sử dụng làm cảm biến để đo biến dạng, nhiệt độ, áp suất và các đại lượng khác bằng cách thay đổi sợi quang để đại lượng được đo điều chỉnh cường độ, pha, độ phân cực, bước sóng hoặc thời gian truyền của ánh sáng trong sợi quang. Cảm biến thay đổi cường độ ánh sáng là loại đơn giản nhất, vì chỉ cần một nguồn và máy dò đơn giản.
Cảm biến sợi quang gồm 1 bộ khuếch đại và 1 sợi quang. Sợi quang này được tùy chọn khác nhau tùy theo từng ứng dụng sử dụng. Có 2 loại sợi quang đó là loại thu phát và loại khuếch tán.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến sợi quang
Bộ khuếch đại: bao gồm nguồn sáng, bộ xử lý ánh sáng, có giao diện vận hành để thiết lập hoạt động của cảm biến và có tín hiệu đầu ra đến thiết bị xử lý khác.
Sợi quang: dẫn hướng ánh sáng từ bộ khuếch đại đến vật thể và dẫn hướng ánh sáng phản hồi ngược trở lại bộ khuếch đại để xử lý.
Đầu Sợi quang: là phương tiện để dẫn hướng thêm và đảm bảo sợi quang được lắp đặt chắc chắn về cơ học. Theo tùy chọn, đầu sợi quang có thể lắp thêm các thấu kính, để định hình tia sáng khi ra khỏi sợi quang hoặc thay đổi góc nhận của ánh sáng phản hồi.
Cảm biến sợi quang sử dụng nguyên tắc phản xạ toàn phần để dẫn hướng nguồn sáng dọc theo sợi quang giúp phát hiện vật thể. Ánh sáng đi bên trong sợi quang giống như một dòng nước di chuyển từ đầu này đến đầu kia phản xạ với thành bên trong giúp phát hiện vật và việc di chuyển này mất rất ít độ sáng nên khả năng chính xác là rất cao.
Ứng dụng của cảm biến sợi quang
- Một ví dụ là phép đo nhiệt độ bên trong động cơ phản lực máy bay bằng cách sử dụng một sợi quang để truyền bức xạ vào một nhiệt kế bức xạ đặt bên ngoài động cơ. Cảm biến bên ngoài cũng có thể được sử dụng theo cách tương tự để đo nhiệt độ bên trong của máy biến áp, nơi mà các trường điện từ cực lớn xuất hiện khiến các kỹ thuật đo lường khác không thể thực hiện được.
- Ngành Y
Đối với những ứng dụng này, hàng nghìn sợi quang phải được sắp xếp cẩn thận theo cùng thứ tự ở cả hai đầu của bó sợi để tạo thành hình ảnh thích hợp. Bó sợi cực kỳ linh hoạt cho phép kiểm tra các vùng không thể tiếp cận được bằng bất kỳ phương tiện nào khác.
Trong ví dụ này, chúng ta có thể thấy các đầu của từng sợi quang. Nhưng trong màn hình sợi quang chất lượng cao thì nhiều sợi quang được bó lại trong cùng vùng quan sát. Bởi vậy ta gần như không nhìn thấy được từng sợi riêng lẻ.
- Ngành Lắp ráp Ô tô
- Các ngành dựa vào thiết bị xử lý các bộ phận rất nhỏ hoặc có nhu cầu phát hiện vị trí chính xác cao như công nghiệp Bán dẫn
Các hãng sản xuất cảm biến sợi quang
- Cảm biến sợi quang Omron
- Cảm biến sợi quang PANASONIC
- Cảm biến sợi quang RIKO
- Cảm biến sợi quang FTC
- Cảm biến sợi quang Mibbo – China
- …vv
