سنسور فشار نوری (Optical Pressure Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار نوری (Optical Pressure Sensor) :
سنسور فشار نوری از نور (معمولا لیزر یا LED) برای اندازه گیری جابجایی یک دیافراگم تحت فشار استفاده می کند. این روش مزایای بسیاری از جمله مصونیت کامل در برابر تداخل الکترومغناطیسی، ایمنی در محیط های انفجاری، و امکان اندازه گیری از راه دور (با فیبر نوری) را دارد. تکنیک های مختلف نوری برای این منظور وجود دارد.
یکی از رایج ترین روش ها، استفاده از تداخل سنج فابری-پرو (Fabry-Perot interferometer) است. در این روش، یک حفره نوری بین انتهای فیبر نوری و سطح دیافراگم (که می تواند آینه دار باشد) تشکیل می شود. نور به این حفره تابیده شده و بازتاب آن مدوله می شود. با تغییر فشار، دیافراگم خم شده و طول حفره (L) تغییر می کند. شدت نور بازتابی (یا طول موج تشدید) تابعی از L است. با تحلیل طیف بازتابی می توان L و در نتیجه فشار را یافت.
\[ I_{ref} \propto \cos\left(\frac{4\pi L}{\lambda}\right) \quad , \quad \Delta L \propto P \]روش دیگر، استفاده از توری براگ فیبر نوری (FBG) متصل به دیافراگم است. فشار باعث کرنش در FBG و تغییر طول موج براگ (
\[ \lambda_B \]) می شود. همچنین می توان از جابجایی یک تار نوری (shutter) که بین یک منبع نور و آشکارساز قرار دارد، استفاده کرد (روش شدت سنجی). روش های تداخل سنجی دقیق تر هستند اما به تجهیزات پیشرفته تری نیاز دارند.
مزایا: مصونیت الکترومغناطیسی، عدم تولید جرقه، قابلیت کار در دماهای بسیار بالا و محیط های خورنده، اندازه کوچک (به خصوص سنسورهای فابری-پرو فیبر نوری)، و قابلیت مالتی پلکس کردن چندین سنسور روی یک فیبر. معایب: هزینه نسبتا بالای تجهیزات پرسشگر (interrogator)، حساسیت به تغییرات دمای محیط (که باید جبران شود)، و پیچیدگی ساخت.
کاربردها: صنایع نفت و گاز (اندازه گیری فشار درون چاهی)، پزشکی (اندازه گیری فشار خون درون رگی با کاتترهای نوری)، هوافضا (مانیتورینگ فشار در موتورها)، تجهیزات ولتاژ بالا (تابلوهای برق)، و محیط های با تداخل الکترومغناطیسی شدید (مانند شتاب دهنده های ذرات).
در سنسورهای فابری-پرو، دیافراگم می تواند از جنس سیلیکون، شیشه یا فلز ساخته شود و با چسب یا روش های دیگر به فیبر نوری متصل گردد. روش های ساخت پیشرفته شامل ساخت یکپارچه دیافراگم روی فیبر با استفاده از تکنیک های MEMS است. کالیبراسیون این سنسورها با ایجاد فشارهای معلوم و ثبت پاسخ نوری انجام می شود.
