Кәсіби білім

Интернет заттары негізінде оптикалық талшықтарды сезіну технологиясын қолдану

2021-03-15
Оптикалық талшықты және оптикалық талшықты байланыс технологиясының жедел дамуымен оптикалық талшықты сезіну технологиясы пайда болды. Оптикалық-талшықты датчиктер дүниеге келген кезден бастап олардың мөлшері аз, салмағы жоғары, сезімталдығы жоғары, реакциясы тез, электромагнитке қарсы интерференция қабілеті және қолданудың қарапайымдылығы тез дамып келеді және химиялық медицинада, материалдар өндірісінде, суды үнемдеуде кеңінен қолданылады. және әр түрлі салалардағы электр энергетикасы, кемелер, көмір шахталары және азаматтық құрылыс. Әсіресе, қазіргі кезде Интернет заттары қарқынды дамып келе жатқан кезде, оптикалық талшықтарды сезіну технологиясының мәртебесін елемеуге болмайды.
1 Талшықты-оптикалық датчиктердің негізгі принципі және даму мәртебесі
1.1 Талшықты-оптикалық датчиктердің негізгі принциптері мен классификациясы
Оптикалық талшықтарды сезіну технологиясы - бұл 1970 жылдары жасалған сезу технологиясының жаңа түрі. Жарық оптикалық талшық арқылы таралғанда, сыртқы температура, қысым, орын ауыстыру, магнит өрісі, электр өрісі және айналу әсерінен жарықпен көрінеді. , сыну және сіңіру эффектілері, оптикалық доплерлік эффект, акусто-оптикалық, электро-оптикалық, магнито-оптикалық және серпімді эффекттер және т.б., жарық толқынының амплитудасын, фазасын, поляризациялық күйін және толқын ұзындығын тікелей немесе жанама түрде өзгерте алады, осылайша талшық Әр түрлі физикалық шамаларды анықтайтын сезімтал компонент ретінде.
Талшықты-оптикалық сенсор негізінен жарық көзінен, трансмиссиялық талшықтан, фотодетектордан және сигналды өңдеу бөлігінен тұрады. Негізгі принцип мынада: жарық көзінен жарық сезгіш басына (модуляторға) оптикалық талшық арқылы жіберіледі, сондықтан өлшенетін параметрлер модуляция аймағына енетін жарықпен әсерлеседі, нәтижесінде жарықтың оптикалық қасиеттері пайда болады ( мысалы, интенсивтілік, толқын ұзындығы, жарық жиілігі, фаза, поляризация күйі және т.б. модуляцияланған сигнал шамына айналады, содан кейін оптикалық талшықты фотодетекторға жіберіп, оптикалық сигналды электрлік сигналға айналдырады және сайып келгенде, өлшенген физикалық шаманы қалпына келтіру үшін сигнал өңделеді.Оптикалық талшықты датчиктердің көптеген түрлері бар және оларды әдетте функционалды (сезгіш типті) датчиктер және функционалды емес типті (жарық өткізгіш тип) датчиктер деп жіктеуге болады.
Функционалды сенсор оптикалық талшықтың сыртқы ақпаратқа сезімтал болу қабілетімен және анықтау қабілетімен сипатталады. Оптикалық талшық сезімтал компонент ретінде қолданылған кезде, оптикалық талшықта өлшенгенде жарықтың қарқындылығы, фазасы, жиілігі немесе поляризация күйінің сипаттамалары өзгереді. Модуляция функциясы жүзеге асырылады. Содан кейін өлшенетін сигнал модуляцияланған сигналды демодуляциялау арқылы алынады. Мұндай сенсорда оптикалық талшық жарық өткізгіштің рөлін ғана емес, сонымен қатар «сезім» рөлін де атқарады.
Функционалды емес датчиктер өлшенген өзгерістерді сезу үшін басқа сезімтал компоненттерді пайдаланады. Оптикалық талшық тек ақпарат беру ортасы ретінде жұмыс істейді, яғни оптикалық талшық тек жарық бағыттаушысы қызметін атқарады [3]. Дәстүрлі электр датчиктерімен салыстырғанда талшықты-оптикалық датчиктер электромагниттік кедергіге қарсы күшті, электр оқшауламасы және жоғары сезімталдыққа ие, сондықтан олар қоршаған орта, көпірлер, бөгеттер, мұнай кен орындары, клиникалық медициналық сынақтар және тамақ қауіпсіздігі сияқты әр түрлі салаларда кеңінен қолданылады. Тестілеу және басқа өрістер.
1.2 Талшықты-оптикалық датчиктердің даму жағдайы
Талшықты сенсор туылғаннан бері оның артықшылығы мен кең қолданылуын әлемнің барлық елдері мұқият қадағалап, жоғары бағалады және ол белсенді зерттеліп, дамыды. Қазіргі уақытта оптикалық талшықты датчиктер ығысу, қысым, температура, жылдамдық, діріл, сұйықтық деңгейі және бұрыш сияқты 70-тен астам физикалық шамаларға өлшенді. АҚШ, Ұлыбритания, Германия және Жапония сияқты кейбір елдер талшықты-оптикалық сенсорлық жүйелердің, заманауи цифрлы талшықты басқару жүйелерінің, талшықты-оптикалық гиростардың, ядролық сәулеленудің мониторингі, авиациялық қозғалтқыштарды бақылау және азаматтық бағдарламалардың алты аспектісіне назар аударды және белгілі бір жетістіктерге жетті жетістіктер.
Қытайда талшықты-оптикалық датчиктердің зерттеу жұмыстары 1983 жылы басталды. Кейбір университеттердің, ғылыми-зерттеу институттарының және компаниялардың талшықты-оптикалық датчиктер туралы зерттеулері талшықты-оптикалық сезгіштік технологиясының жедел дамуына әкелді. 2010 жылы 7 мамырда People Daily газетінде Нанкин Университетінің Инженерия және менеджмент мектебінің профессоры Чжан Супин ойлап тапқан «Бриллуин эффектісі негізінде талшықтарды зондтарды үздіксіз тарату технологиясы» ұйымдастырылған сарапшылардың бағасынан өтті деп хабарлады. Білім министрлігі. Бағалаушы сарапшылар тобы бірауыздан бұл технологияның мықты инновацияларға ие, бірқатар тәуелсіз зияткерлік меншік құқықтарына ие, сонымен қатар отандық жетекші деңгейге және технологиялар бойынша халықаралық озық деңгейге жетті және қолданудың жақсы болашағы бар деп санайды. Бұл технологияның мәні Қытайдағы заттар интернетінің орнын толтыратын Заттар Интернеті тұжырымдамасын қолдану болып табылады.
2 Интернеттің негізгі принциптері
Заттар Интернетінің тұжырымдамасы 1999 жылы ұсынылған, ал оның ағылшынша атауы «Интернет заттар», яғни «байланысқан заттар желісі». Интернет заттары Интернетке негізделген және RFID (радиожиілікті сәйкестендіру) технологиясы, инфрақызыл датчиктер, дүниежүзілік позициялау жүйелері және лазерлік сканерлер сияқты заттарды интернетке қосу үшін ақпарат алмасу мен байланысты жүзеге асырады. Орналасқан, ақылды түрде анықтайтын, қадағалайтын, бақылайтын және басқаратын желі. Заттар Интернетінің техникалық архитектурасы үш деңгейден тұрады: қабылдау деңгейі, желілік деңгей және қолданбалы деңгей.