1. Sensores de fibra óptica
Sensores de fibra óptica são dispositivos que transformam o estado de um objeto que está sendo medido em um sinal óptico detectável.
O princípio de funcionamento de um sensor de fibra óptica é direcionar a luz de uma fonte através de uma fibra óptica para um modulador.
Dentro do modulador, a luz interage com os parâmetros externos que estão sendo medidos, causando alterações nas propriedades ópticas como intensidade, comprimento de onda, frequência, fase e estado de polarização.
Isto resulta num sinal óptico modulado, que é então transmitido através da fibra óptica para dispositivos fotônicos e, após demodulação, produz o parâmetro medido. Ao longo do processo, o feixe de luz é canalizado para dentro e para fora do modulador através da fibra óptica.
A função principal da fibra óptica é transmitir o feixe de luz e, em segundo lugar, funcionar como modulador de luz.
Comparados aos sensores tradicionais, os sensores de fibra óptica apresentam várias vantagens exclusivas. Eles usam a luz como portadora de informações sensíveis e a fibra óptica como meio de transmissão dessas informações.
Isso lhes confere características tanto de fibra óptica quanto de medições ópticas, como excelente isolamento elétrico, forte resistência à interferência eletromagnética, não invasividade, alta sensibilidade, capacidade de monitoramento de longa distância, resistência à corrosão, propriedades à prova de explosão e luz flexível. caminhos que são facilmente conectados a computadores.
Os sensores estão evoluindo para serem mais sensíveis, precisos, adaptáveis, compactos e inteligentes. Eles podem operar em locais inacessíveis aos humanos, como áreas de alta temperatura ou zonas perigosas como áreas de radiação, servindo como extensões dos nossos sentidos.
Além disso, podem ultrapassar os limites fisiológicos humanos, captando informações externas que vão além de nossas percepções sensoriais.
2. Sensores fotoelétricos
Sensores fotoelétricos são dispositivos que convertem sinais ópticos em sinais elétricos. Seu funcionamento é baseado no efeito fotoelétrico.
O efeito fotoelétrico refere-se ao fenômeno em que os elétrons em certos materiais absorvem a energia dos fótons e produzem um efeito elétrico correspondente.
O efeito fotoelétrico é categorizado em três tipos: efeito fotoelétrico externo, efeito fotoelétrico interno e efeito fotovoltaico.
Os dispositivos fotônicos incluem fototubos, tubos fotomultiplicadores, fotorresistores, fotodiodos, fototransistores e células solares, entre outros. O desempenho e as curvas características desses dispositivos foram analisados.
Sensores fotoelétricos usam dispositivos fotônicos como componentes de conversão. Eles podem detectar grandezas físicas não elétricas que causam diretamente alterações nas quantidades de luz, como intensidade de luz, iluminação, medição radiométrica de temperatura e análise de composição de gases.
Eles também podem detectar outras grandezas não elétricas que podem ser convertidas em alterações nas quantidades de luz, como diâmetro da peça, rugosidade superficial, deformação, deslocamento, vibração, velocidade, aceleração, bem como a forma dos objetos e a identificação de seu funcionamento. status.
Os sensores fotoelétricos são sem contato, de resposta rápida e confiáveis, o que os torna amplamente utilizados em automação industrial e robótica.
O surgimento contínuo de novos dispositivos fotônicos, especialmente o advento dos sensores de imagem CCD, abriu um novo capítulo para a aplicação adicional de sensores fotoelétricos.
3. Quais são as diferenças entre sensores de fibra óptica e sensores fotoelétricos?
Tanto os sensores de fibra óptica quanto os sensores fotoelétricos servem como dois sensores típicos amplamente utilizados em medições de produção.
As distinções entre eles serão analisadas em termos de princípios e aplicações.
(i) Princípios:
(1) Sensores fotoelétricos:
Esses sensores utilizam componentes fotoelétricos como elementos de detecção. Eles primeiro convertem as alterações medidas em alterações nos sinais ópticos e, em seguida, usam os componentes fotoelétricos para transformar ainda mais os sinais ópticos em elétricos.
Os sensores fotoelétricos geralmente consistem em uma fonte de luz, um caminho óptico e componentes fotoelétricos.
(2) Sensores de fibra óptica:
Esses sensores transmitem luz de uma fonte através de fibras ópticas para um modulador.
Os parâmetros a serem medidos interagem com a luz que entra na região de modulação, levando a mudanças nas propriedades ópticas como intensidade, comprimento de onda, frequência, fase e estado de polarização.
Isso é conhecido como luz de sinal modulada. Após serem transmitidos através das fibras ópticas para um detector de luz e demodulados, os parâmetros medidos são obtidos.
(ii) Aplicações:
(1) Aplicações de sensores fotoelétricos:
Monitoramento de turbidez de poeira:
Uma das tarefas vitais para a proteção ambiental é prevenir a poluição por poeiras industriais. Para mitigar a poluição por poeira industrial, é necessário primeiro determinar a quantidade de poeira emitida, sendo necessário monitorar as fontes de fumaça e poeira para exibição automática e exceder os limites de alarme.
A turbidez do gás de combustão é detectada pela mudança na transmissão da luz dentro da chaminé. Se a turbidez aumentar, a luz emitida pela fonte de luz é absorvida e refratada mais pelas partículas de poeira, reduzindo a luz que chega ao detector.
Consequentemente, a intensidade do sinal de saída do detector de luz pode refletir alterações na turbidez da chaminé.
Uso de Fotocélulas em Fotodetecção e Controle Automático:
Quando usada para fotodetecção, o princípio básico de uma fotocélula é semelhante ao de um fotodiodo.
No entanto, as suas estruturas fundamentais e processos de fabrico não são inteiramente idênticos.
As fotocélulas não requerem tensão externa durante a operação; eles têm alta eficiência de conversão fotoelétrica, ampla faixa espectral, boas características de frequência e baixo ruído.
Assim, eles são amplamente utilizados em leitura fotoelétrica, acoplamento optoeletrônico, alcance de grade óptica, colimação a laser, reprodução de som de filmes, monitores de luz UV e dispositivos de proteção contra chamas para turbinas a gás.
(2) Aplicações de sensores de fibra óptica:
Sensores de fibra óptica são empregados para medir várias grandezas físicas, como contaminação de isoladores, magnetismo, som, pressão, temperatura, aceleração, giroscópios, deslocamento, nível de líquido, torque, efeitos fotoacústicos, corrente e deformação.
