سنسور فیبر نوری (Fiber Optic Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فیبر نوری (Fiber Optic Sensor) :
سنسور فیبر نوری از فیبر نوری به عنوان عنصر حسگر یا به عنوان رسانه انتقال سیگنال بین یک سنسور راه دور و واحد پردازش استفاده می کند. این سنسورها مزایای منحصر به فردی دارند که آنها را برای کاربردهای خاص ایده آل می سازد: مصونیت کامل در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، ایمنی در محیط های انفجاری (بدون جرقه)، ابعاد کوچک و وزن کم، قابلیت اندازه گیری از راه دور (تا چندین کیلومتر)، و مقاومت در برابر دماهای بالا و محیط های خورنده. دو دسته اصلی سنسورهای فیبر نوری وجود دارد: ذاتی (intrinsic) و غیرذاتی (extrinsic).
سنسورهای ذاتی (Intrinsic): در این نوع، خود فیبر نوری عنصر حسگر است. خواص نوری فیبر (مانند شدت نور، فاز، پلاریزاسیون، یا طول موج) تحت تأثیر کمیت مورد اندازه گیری (مانند دما، کرنش، فشار) تغییر می کند. مهم ترین مثال، توری براگ فیبر نوری (FBG) است (که در مورد ۱۶ توضیح داده شد). در FBG، با حک کردن یک توری در هسته فیبر، طول موج خاصی بازتاب می شود که با کرنش و دما جابجا می شود. سنسورهای توزیع شده دمایی (DTS) و کرنش (DSS) نیز از پراکندگی رامان یا بریلوئن در طول فیبر برای اندازه گیری پیوسته در طول مسیر استفاده می کنند.
سنسورهای غیرذاتی (Extrinsic): در این نوع، فیبر نوری فقط نور را به یک محفظه حسگر خارجی (که ممکن است شامل یک عنصر مکانیکی یا نوری باشد) هدایت می کند و نور مدوله شده را به گیرنده بازمی گرداند. به عنوان مثال، سنسور فشار فابری-پرو (که قبلا ذکر شد) که در آن یک حفره نوری بین انتهای فیبر و یک دیافراگم تشکیل می شود. یا سنسورهای جابجایی که در آن شدت نور بازتابیده از یک سطح متحرک اندازه گیری می شود.
مزایا:
مصونیت کامل در برابر EMI.
مناسب برای محیط های انفجاری.
ابعاد کوچک و انعطاف پذیری.
قابلیت اندازه گیری از راه دور و مالتی پلکس کردن.
معایب:
هزینه نسبتا بالای تجهیزات پرسشگر (interrogator).
حساسیت به خمش های شدید فیبر.
\[ \lambda_B = 2n_{eff} \Lambda \quad , \quad \Delta \lambda_B = \lambda_B ( (\alpha + \xi) \Delta T + (1-p_e) \epsilon ) \]کاربردها: پایش سلامت سازه ها (پل ها، سدها، تونل ها)، صنایع نفت و گاز (اندازه گیری دما و فشار چاه ها)، صنایع هوافضا (مانیتورینگ بدنه هواپیما)، تجهیزات پزشکی (کاتترهای نوری)، و محیط های با تداخل الکترومغناطیسی شدید.
