1. Sensores de fibra óptica
Los sensores de fibra óptica son dispositivos que transforman el estado de un objeto que se está midiendo en una señal óptica detectable.
El principio de funcionamiento de un sensor de fibra óptica es dirigir la luz desde una fuente a través de una fibra óptica hasta un modulador.
Dentro del modulador, la luz interactúa con los parámetros externos que se miden, provocando cambios en propiedades ópticas como intensidad, longitud de onda, frecuencia, fase y estado de polarización.
Esto da como resultado una señal óptica modulada, que luego se transmite a través de la fibra óptica a los dispositivos fotónicos y, después de la demodulación, produce el parámetro medido. Durante todo el proceso, el haz de luz se canaliza dentro y fuera del modulador a través de fibra óptica.
La función principal de la fibra óptica es transmitir el haz luminoso y, en segundo lugar, funcionar como modulador de la luz.
En comparación con los sensores tradicionales, los sensores de fibra óptica tienen varias ventajas únicas. Utilizan la luz como portadora de información sensible y la fibra óptica como medio para transmitir esta información.
Esto les confiere características tanto de fibra óptica como de mediciones ópticas, como excelente aislamiento eléctrico, fuerte resistencia a la interferencia electromagnética, no invasividad, alta sensibilidad, capacidad de monitoreo a larga distancia, resistencia a la corrosión, propiedades a prueba de explosiones y luz flexible. caminos que se conectan fácilmente a las computadoras.
Los sensores están evolucionando para ser más sensibles, precisos, adaptables, compactos e inteligentes. Pueden operar en lugares inaccesibles para los humanos, como áreas de alta temperatura o zonas peligrosas como áreas de radiación, sirviendo como extensiones de nuestros sentidos.
Además, pueden superar los límites fisiológicos humanos, captando información externa que va más allá de nuestras percepciones sensoriales.
2. Sensores fotoeléctricos
Los sensores fotoeléctricos son dispositivos que convierten señales ópticas en señales eléctricas. Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico.
El efecto fotoeléctrico se refiere al fenómeno en el que los electrones de ciertos materiales absorben la energía de los fotones y producen el correspondiente efecto eléctrico.
El efecto fotoeléctrico se clasifica en tres tipos: efecto fotoeléctrico externo, efecto fotoeléctrico interno y efecto fotovoltaico.
Los dispositivos fotónicos incluyen fototubos, tubos fotomultiplicadores, fotorresistores, fotodiodos, fototransistores y células solares, entre otros. Se analizaron el rendimiento y las curvas características de estos dispositivos.
Los sensores fotoeléctricos utilizan dispositivos fotónicos como componentes de conversión. Pueden detectar cantidades físicas no eléctricas que causan directamente cambios en las cantidades de luz, como la intensidad de la luz, la iluminación, la medición radiométrica de la temperatura y el análisis de la composición del gas.
También pueden detectar otras cantidades no eléctricas que pueden convertirse en cambios en cantidades de luz, como el diámetro de la pieza, la rugosidad de la superficie, la deformación, el desplazamiento, la vibración, la velocidad, la aceleración, así como la forma de los objetos y la identificación de su funcionamiento. . estado.
Los sensores fotoeléctricos no tienen contacto, tienen una respuesta rápida y son confiables, lo que los hace ampliamente utilizados en automatización industrial y robótica.
La continua aparición de nuevos dispositivos fotónicos, especialmente la llegada de los sensores de imagen CCD, ha abierto un nuevo capítulo para la aplicación futura de los sensores fotoeléctricos.
3. ¿Cuáles son las diferencias entre sensores de fibra óptica y sensores fotoeléctricos?
Tanto los sensores de fibra óptica como los sensores fotoeléctricos sirven como dos sensores típicos ampliamente utilizados en mediciones de producción.
Las distinciones entre ellos se analizarán en términos de principios y aplicaciones.
(i) Principios:
(1) Sensores fotoeléctricos:
Estos sensores utilizan componentes fotoeléctricos como elementos de detección. Primero convierten los cambios medidos en cambios en las señales ópticas y luego utilizan los componentes fotoeléctricos para transformar aún más las señales ópticas en eléctricas.
Los sensores fotoeléctricos generalmente constan de una fuente de luz, una trayectoria óptica y componentes fotoeléctricos.
(2) Sensores de fibra óptica:
Estos sensores transmiten luz desde una fuente a través de fibras ópticas hasta un modulador.
Los parámetros a medir interactúan con la luz que ingresa a la región de modulación, lo que genera cambios en propiedades ópticas como intensidad, longitud de onda, frecuencia, fase y estado de polarización.
Esto se conoce como luz de señal modulada. Después de ser transmitido a través de fibras ópticas a un detector de luz y demodulado, se obtienen los parámetros medidos.
(ii) Aplicaciones:
(1) Aplicaciones de sensores fotoeléctricos:
Monitoreo de turbidez del polvo:
Una de las tareas vitales para la protección del medio ambiente es prevenir la contaminación por polvo industrial. Para mitigar la contaminación por polvo industrial, primero es necesario determinar la cantidad de polvo emitido y monitorear las fuentes de humo y polvo para su visualización automática y exceder los límites de alarma.
La turbidez de los gases de combustión se detecta mediante el cambio en la transmisión de luz dentro de la chimenea. Si la turbidez aumenta, la luz emitida por la fuente de luz es absorbida y refractada aún más por las partículas de polvo, reduciendo la luz que llega al detector.
En consecuencia, la intensidad de la señal de salida del detector de luz puede reflejar cambios en la turbidez de la pila.
Uso de Fotocélulas en Fotodetección y Control Automático:
Cuando se utiliza para fotodetección, el principio básico de una fotocélula es similar al de un fotodiodo.
Sin embargo, sus estructuras fundamentales y procesos de fabricación no son del todo idénticos.
Las fotocélulas no requieren tensión externa durante su funcionamiento; Tienen alta eficiencia de conversión fotoeléctrica, amplio rango espectral, buenas características de frecuencia y bajo nivel de ruido.
Por lo tanto, se utilizan ampliamente en lectura fotoeléctrica, acoplamiento optoelectrónico, alcance de rejilla óptica, colimación láser, reproducción de sonido de películas, monitores de luz ultravioleta y dispositivos de protección contra llamas para turbinas de gas.
(2) Aplicaciones de sensores de fibra óptica:
Los sensores de fibra óptica se emplean para medir diversas cantidades físicas, como la contaminación del aislante, el magnetismo, el sonido, la presión, la temperatura, la aceleración, los giroscopios, el desplazamiento, el nivel de líquido, el par, los efectos fotoacústicos, la corriente y la tensión.
