光ファイバーセンサーは、測定対象物の状態を測定可能な光信号に変換するセンサーです。 光ファイバセンサーの動作原理は、光源から入射した光ビームを光ファイバを介して変調器に送り、変調器の外部測定パラメータと相互作用して、光の強度、波長などの光の光学特性を作成することです。 、周波数、位相、偏光状態など。変化して変調された光信号になり、光ファイバーを介して光電子デバイスに送信され、復調器の後で測定されたパラメータが取得されます。 プロセス全体で、光ビームは光ファイバーを介して導入され、変調器を通過した後に放出されます。 光ファイバの機能は、最初に光ビームを送信し、次に光変調器として機能することです。
開発の方向性
センサーは、感度、精度、適応性、コンパクトさ、インテリジェンスの方向に発展しています。 このプロセスでは、センサーファミリーの新しいメンバーである光ファイバーセンサーが非常に人気があります。 光ファイバには、次のような多くの優れた特性があります。反電磁および原子放射線干渉性能、小径、柔らかく、軽量の機械的特性。 絶縁、非誘導電気特性; 耐水性、耐熱性、耐食性、化学的性質など、人が届かない場所（高温部など）や人体に有害な場所（核放射線部など）で人間の耳の役割を果たすことができます。 ）、そしてそれはまた、人間の生理学的境界を超えて、人間の感覚を受け取ることができます。 GG＃39;感じられない外部情報。
特徴
1.リフレクターにプリズムを使用しているため、一般的な反射光制御センサーよりも高い検出性能と信頼性を備えています。
2.独立した光制御センサーと比較して、回路接続はより簡単で簡単です。
3.バックルの埋め込み設計により、取り付けが簡単になります
使用する
1.電話やネットワークブロードバンドなどのデジタルモデルの送信に使用されます。
2.自動販売機、金融端末関連機器、マネーカウンターなどに使用される紙幣、カード、硬貨、通帳等の合格状況
3.自動化された機器での製品の位置決め、カウント、および識別に使用されます。
原理
光ファイバセンサーの基本的な動作原理は、光源から光ファイバを介して変調器に光を送ることです。 測定するパラメータが変調領域に入る光と相互作用した後、光の光学特性（光の強度、波長、周波数、位相、偏光状態など）が変化し、変調信号光と呼ばれます。測定を完了するための測定された光透過特性の影響。
光ファイバセンサーには2つの測定原理があります。
（1）物性型光ファイバーセンサーの原理。 物性タイプの光ファイバーセンサーは、環境変化に対する光ファイバーの感度を利用して、入力された物理量を変調された光信号に変換します。 その動作原理は、光ファイバの光変調効果に基づいています。つまり、温度、圧力、電界、磁界などの外部環境要因が変化すると、位相や光強度などの光透過特性が変化します。 、 変更されます。
したがって、光ファイバを介した光の位相と光の強度の変化を測定できれば、測定された物理量の変化を知ることができます。 このタイプのセンサーは、高感度エレメントタイプまたは機能性光ファイバーセンサーとも呼ばれます。 レーザーの点光源のビームは平行波に拡散し、ビームスプリッターによって2つの経路に分割されます。1つは参照光路で、もう1つは測定光路です。 外部パラメータ（温度、圧力、振動など）により、ファイバの長さが変化し、位相の光の位相が変化するため、干渉縞の数が異なります。 そのモードの動きを数えることにより、温度または圧力を測定することができます。
（2）構造化光ファイバーセンサーの原理。 構造化光ファイバーセンサーは、光検出素子（高感度素子）、光ファイバー伝送ループ、測定回路からなる測定システムです。 その中で、光ファイバーは光の伝送媒体としてのみ使用されるため、光透過性または非機能性光ファイバーセンサーとも呼ばれます。
パフォーマンス
光ファイバには、次のような多くの優れた特性があります。反電磁および原子放射線干渉性能、小径、柔らかく、軽量の機械的特性。 絶縁、非誘導電気特性; 耐水性、耐熱性、耐食性、化学的性質など、手の届かない場所や人体に害を及ぼす場所（核放射線領域など）で人間の耳の役割を果たすことができ、人間の生理的境界を超えて人間の感覚では感じられないものを受け取る。 外部情報。
特徴
1.高感度;
2.幾何学的形状は多くの面で適応可能であり、任意の形状の光ファイバーセンサーにすることができます。
第三に、さまざまな物理情報（音響、磁気、温度、回転など）を感知するデバイスを製造できます。
4.高電圧、電気ノイズ、高温、腐食、またはその他の過酷な環境で使用できます。
第五に、光ファイバーテレメトリ技術との固有の互換性があります。
光ファイバセンサーの利点は、従来のセンサーと比較して、光ファイバセンサーは機密情報のキャリアとして光を使用し、機密情報を送信するための媒体として光ファイバーを使用することです。 光ファイバと光測定の特性を持ち、一連の独自の利点があります。 優れた電気絶縁性能、強力な耐電磁干渉能力、非侵襲性、高感度、測定信号のリモートモニタリングの実現が容易、耐食性、防爆、柔軟な光路、コンピュータとの接続が容易。
センサーは、感度、精度、適応性、コンパクトさ、インテリジェンスの方向に発展しています。 人が届かない場所（高温エリアや核放射線エリアなど人体に有害なエリアなど）で使用できます。 また、人の生理的境界を超えて、人間の感覚では感じられない外部情報を受け取ることもできます。
分類
テスト対象の変調モードに応じて、強度変調、偏光モード、位相モード、周波数モードに分類できます。
光が干渉するかどうかによって、干渉タイプと非干渉タイプに分けることができます。
距離が長くなるにつれて測定値を継続的に監視できるかどうかに応じて、次のように分類できます。分散型とポイントベース。
センサーにおける光ファイバーの役割に応じて、次のように分類できます。1つのタイプは機能（機能ファイバー、FFと略記）センサーで、センシングセンサーとも呼ばれます。 もう1つは非機能タイプ（非機能ファイバー、略してNFF）で、光透過センサーと呼ばれます。
折りたたみ機能タイプ
機能センサーは、光ファイバー自体の特性を利用して、光ファイバーを敏感な要素として使用します。 測定された光は、光ファイバーを透過した光を変調して、透過光の強度、位相、周波数、または偏光状態を変化させます。 信号は復調され、テスト中の信号が取得されます。
光ファイバは、光ガイド媒体であるだけでなく、敏感な要素でもあります。 光は光ファイバで測定および変調され、マルチモード光ファイバが主に使用されます。
利点：コンパクトな構造と高感度。
短所：特別な光ファイバーが必要、高コスト、
典型的な例：光ファイバージャイロスコープ、光ファイバーハイドロホンなど。
折りたたまれた非機能性繊維タイプ
機能していない光ファイバーセンサーは、他の敏感なコンポーネントを使用して、測定されている変化を感知します。 光ファイバは情報伝送媒体としてのみ使用され、シングルモード光ファイバがよく使用されます。
光ファイバは光を誘導する役割のみを果たし、光ファイバタイプの高感度素子の光は測定によって変調されます。
利点：光ファイバーは電気的絶縁とデータ伝送に使用でき、光ファイバーによって伝送される信号は電磁干渉の影響を受けません。
実用的なもののほとんどは、機能しない光ファイバーセンサーです。 AnyWay GG＃39;の可変周波数電圧センサー、可変周波数電流センサー、および可変周波数電力センサー（電圧センサーと電流センサーの組み合わせ）は、機能しない光ファイバーセンサーに属しており、電力測定において独自の利点があります。複雑な電磁環境。
光ファイバーセンサーは、近年出現した新技術です。 音場、電場、圧力、温度、角速度、加速度などのさまざまな物理量の測定に使用でき、既存の測定技術では完了が困難な測定タスクを完了することもできます。 狭いスペースで、強い電磁干渉と高電圧環境で、光ファイバーセンサーは独自の機能を示しました。 光ファイバーセンサーは70種類以上あり、光ファイバーセンサーと光ファイバーを使用したセンサーに大別されます。
いわゆる光ファイバーセンサーとは、光ファイバー自体が直接外部測定値を受け取ることを意味します。 外部で測定された物理量により、測定アームの長さ、屈折率、直径が変化し、光ファイバを透過する光の振幅、位相、周波数、偏光などが変化する可能性があります。測定アームが透過する光そして、基準アームの基準光が互いに干渉（比較）するため、出力光の位相（または振幅）が変化し、この変化に基づいて測定された変化を検出することができます。 光ファイバで伝送される位相は外部の影響に非常に敏感であり、干渉技術を使用することにより、10マイナス4ラジアンの小さな位相変化に対応する物理量を検出できます。 光ファイバの巻線特性と低損失を使用して、非常に長い光ファイバを小径の光ファイバコイルにコイル状に巻いて、使用長を長くし、より高い感度を得ることができます。
光ファイバ音響センサーは、光ファイバー自体を使用するセンサーです。 光ファイバが非常に小さな外力を受けると、わずかに曲がり、光の透過能力が大きく変化します。 音は一種の力学的波であり、光ファイバーへの影響は光ファイバーに力を加えて曲げることです。 音の強さは曲げることで得られます。 光ファイバジャイロスコープも一種の光ファイバセンサーです。 レーザージャイロスコープと比較して、光ファイバージャイロスコープは高感度、小型、低コストです。 航空機、船舶、ミサイルなどの高性能慣性航法システムで使用できます。図は光ファイバーセンサータービン流量計の原理を示しています。
折り畳まれたブラッググレーティング
ファイバブラッググレーティングセンサー（FBS）は、最高の周波数と最も広い範囲を備えた一種の光ファイバーセンサーです。 この種のセンサーは、環境温度やひずみの変化に応じて反射光波の波長を変えることができます。 ファイバブラッググレーティングは、ホログラフィ干渉計または位相マスキングによって光強度が周期的に分布する光に敏感なファイバの小さな部分を露光するために使用されます。 このように、光ファイバの光屈折率は、照射された光波の強度に応じて恒久的に変化する。 この方法によって引き起こされる光の屈折率の周期的な変化は、ファイバブラッググレーティングと呼ばれます。
広域スペクトルビームがファイバブラッググレーティングに伝搬されると、屈折率が変更された後のファイバの各小さなセグメントは、特定の波長の光のみを反射します。 この波長はブラッグ波長と呼ばれます。 この特性により、ファイバブラッググレーティングは特定の波長の光波のみを反射し、他の波長の光波は伝搬します。
光ファイバーセンサーにおける光ファイバーの役割により、センシングタイプと光透過タイプの2種類に分けられます。
センシング型光ファイバーセンサーの光ファイバーは、光を透過するだけでなく、光電センサーとしても機能します。 光ファイバ自体への外部環境の影響により、測定される物理量が光ファイバを介してセンサーに作用し、光導波路の特性（光強度、位相、偏光状態、波長など）が発生します。 ）変調されます。 センサー型光ファイバーセンサーは、さらに光強調型、位相変調型、振動状態変調型、波長変調型に分類されます。
折りたたまれた光透過ファイバー
光透過型光ファイバーセンサーは、被測定物で変調された光信号を光ファイバーに入力し、出力端で光信号を処理して測定を行います。 このタイプのセンサーには、測定する物理量に敏感な別の感光性要素があり、光ファイバーは次のようにのみ使用されます。光透過要素には、光ファイバーによって透過される光を変調してセンサーを形成できる敏感な要素を取り付ける必要があります。素子。 光ファイバーセンサーは、測定範囲に応じて、ポイント光ファイバーセンサー、一体型光ファイバーセンサー、分散型光ファイバーセンサーの3種類に分類できます。 その中で、分散型光ファイバーセンサーは、大きな構造物のひずみ分布を検出するために使用され、変位、内部または表面応力、および構造物の他の重要なパラメーターを迅速かつ非破壊的に測定できます。 土木工学で使用される光ファイバーセンサーのタイプには、主にMath-Zender干渉計光ファイバーセンサー、Fabry-peroキャビティ光ファイバーセンサー、およびファイバーブラッググレーティングセンサーが含まれます。
光ファイバセンサーの軽量性、耐久性、長期安定性により、建築用鋼構造物やコンクリートなどのさまざまな建築材料の内部応力およびひずみ検出に簡単に適用できます。 建物構造の健康診断を実現。
光ファイバーセンサーのもう1つの主要なカテゴリは、光ファイバーセンサーの使用です。 その構造はおおまかに次のとおりです。センサーは光ファイバーの端に配置され、光ファイバーは単なる光の伝送ラインであり、測定された物理量を光の振幅、位相、または振幅に変換します。 このセンサーシステムでは、従来のセンサーと光ファイバーが組み合わされています。 光ファイバの導入により、プローブベースのテレメトリを実現できます。 この光ファイバー透過センサーは、適用範囲が広く、使いやすいですが、精度は最初のタイプのセンサーよりもわずかに低くなります。
光ファイバは、センサーファミリの新星です。 光ファイバの性能に優れているため、広く使用されています。 これは、生産現場で注目に値する一種のセンサーです。
光ファイバーセンサーは、その多くの利点によりセンサーファミリーの新星になり、さまざまな測定において独自の役割を果たし、センサーファミリーの不可欠なメンバーになっています。
応用
汚れ、磁気、音、圧力、温度、加速度、ジャイロ、変位、液面、トルク、光音響、電流から絶縁された光ファイバセンサーは、変位、振動、回転、圧力、曲げ、ひずみ、速度、加速に使用できます。電流、磁場、電圧、湿度、温度、音場、流れ、濃度、PH値、ひずみ測定。 光ファイバセンサーは、国民経済、国防、人々の日常生活のほぼすべての重要な分野を含む幅広い用途があります。 過酷な環境でも安全かつ効果的に使用できます。 それらは、多くの産業に長年存在してきた多くの技術的問題を解決します。 市場の需要。 主に次のアプリケーションで明らかになります。
都市建設における橋、ダム、油田などへの干渉ジャイロスコープとグレーティング圧力センサーの適用。 光ファイバセンサーは、コンクリート、炭素繊維強化プラスチック、およびさまざまな複合材料に埋め込んで、応力緩和、建設応力、動的荷重応力をテストし、短期建設段階および長期建設段階での橋の構造性能を評価できます。用語の動作状態。
電力系統では、温度、電流、および高圧変圧器や大型モーターの固定子と回転子の温度検出などの他のパラメーターを測定する必要があります。 電気センサーは電磁界干渉を受けやすいため、このような場合には使用できません。 光ファイバーセンサー。 分散型光ファイバー温度センサーは、空間温度場分布をリアルタイムで測定するために近年開発されたハイテクです。 分散型光ファイバー温度検知システムには、一般的な光ファイバーセンサーの利点があるだけでなく、光ファイバーに沿ったさまざまなポイントの温度を測定する機能もあります。 分散型センシング機能により、光ファイバーに沿った数キロメートル以内のさまざまなポイントの温度をリアルタイムで継続的に測定できます。 位置決め精度はメートル程度、測定精度は1度程度です。 大規模な交差点温度測定に最適です。 アプリケーションの機会。
さらに、光ファイバーセンサーは、鉄道の監視、ロケット推進システム、油井の検出にも使用できます。
光ファイバには、ブロードバンド、大容量、長距離伝送、およびマルチパラメータ、分散型、および低エネルギー消費のセンシングという顕著な利点があります。 光ファイバセンシングは、光ファイバ通信のための新しい技術やデバイスを吸収し続けることができ、さまざまな光ファイバセンサーがモノのインターネットで広く使用されることが期待されています。
