В статье рассматриваются принципы построения современных волоконно-оптических датчиков (ВОД) и возможность их применения в различных областях промышленного производства. Подробно рассмотрена современная элементная база оптоэлектроники, а также базовые алгоритмы последетекторной обработки сигналов, применяемые в ВОД. В работе приводятся описания конструкций волоконно-оптических датчиков, нашедших практическое применение в промышленности. Рассмотрены перспективные направления волоконно-оптической сенсорики.

 

В связи с быстрым развитием автоматизированных систем контроля и управления во всех областях промышленности возрастает потребность в датчиках физических величин — температуры, давления, ускорения, перемещения, тока. Помимо высоких метрологических характеристик, датчики должны обладать большой надежностью, стабильностью, помехоустойчивостью, долговечностью и простотой интегрирования в микроконтроллерные системы управления. Особенно это относится к таким отраслям, как авионика, металлургия, автоэлектроника, теплотехника и энергетика, медицинская техника, высокоточные системы вооружений. Перечисленным требованиям в максимальной степени удовлетворяют волоконно-оптические датчики (ВОД).

 

До недавнего времени развитие волоконно-оптических датчиков сдерживалось, в основном, двумя факторами. Во-первых, не было дешевых оптоэлектронных компонентов — малошумящих лазерных диодов, высокочувствительных p-i-n-фотодиодов, пассивных волоконно-оптических элементов. Во-вторых, из-за нелинейности оптического сигнала относительно измеряемой величины требуются специальные алгоритмы обработки сигнала (усреднение, нелинейная обработка, интегральные преобразования), а значит — нужен процессор обработки сигнала с высокой производительностью.

 

С развитием микроэлектромеханики, оптоэлектронных компонентов на основе полупроводниковых гетероструктур, массовым внедрением DSP и сигнальных микроконтроллеров (MSP430, AVR и др.) ситуация на рынке стала улучшаться; появились даже опытные образцы чисто оптических интегральных схем, где носителем информации служит свет, а логические операции выполняются оптическими элементами.

 

В чем же преимущество применения волоконно-оптических датчиков по сравнению с традиционными полупроводниковыми датчиками в интегральном исполнении? Проведем анализ по отраслям промышленности.

 

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи