ऑप्टिकल फाइबर और ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकियों के तेजी से विकास के साथ, ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक उभरी। अपने जन्म के बाद से, फाइबर ऑप्टिक सेंसर अपने छोटे आकार, हल्के वजन, उच्च संवेदनशीलता, तेज प्रतिक्रिया, मजबूत विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप क्षमता और उपयोग में आसानी के कारण तेजी से विकसित हुए हैं, और रासायनिक चिकित्सा, सामग्री उद्योग, जल संरक्षण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। और विभिन्न क्षेत्रों में बिजली, जहाज, कोयला खदानें और सिविल इंजीनियरिंग। विशेष रूप से आज, इंटरनेट ऑफ थिंग्स के तेजी से विकास के साथ, ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक की स्थिति को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।
1 फाइबर ऑप्टिक सेंसर का मूल सिद्धांत और विकास की स्थिति
1.1 फाइबर ऑप्टिक सेंसर के बुनियादी सिद्धांत और वर्गीकरण
ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक 1970 के दशक में विकसित एक नई प्रकार की सेंसिंग तकनीक है। जब प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से फैलता है, तो यह बाहरी तापमान, दबाव, विस्थापन, चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र और घूर्णन के प्रभाव में प्रकाश द्वारा प्रतिबिंबित होता है। , अपवर्तक और अवशोषण प्रभाव, ऑप्टिकल डॉपलर प्रभाव, ध्वनि-ऑप्टिक, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक, मैग्नेटो-ऑप्टिकल और लोचदार प्रभाव, आदि प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश तरंग के आयाम, चरण, ध्रुवीकरण स्थिति और तरंग दैर्ध्य को बदल सकते हैं, इस प्रकार फाइबर विभिन्न भौतिक मात्राओं का पता लगाने के लिए एक संवेदनशील घटक के रूप में।
फाइबर ऑप्टिक सेंसर मुख्य रूप से एक प्रकाश स्रोत, एक ट्रांसमिशन फाइबर, एक फोटोडिटेक्टर और एक सिग्नल प्रोसेसिंग भाग से बना होता है। मूल सिद्धांत यह है कि प्रकाश स्रोत से प्रकाश को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से सेंसिंग हेड (मॉड्यूलेटर) में भेजा जाता है, ताकि मापे जाने वाले पैरामीटर मॉड्यूलेशन क्षेत्र में प्रवेश करने वाले प्रकाश के साथ बातचीत करें, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश के ऑप्टिकल गुण उत्पन्न होते हैं ( जैसे कि तीव्रता, तरंग दैर्ध्य, प्रकाश की आवृत्ति, चरण, ध्रुवीकरण स्थिति, आदि को संशोधित सिग्नल प्रकाश में बदल दिया जाता है, जिसे ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से फोटोडिटेक्टर में भेजा जाता है, और अंततः मापी गई भौतिक मात्रा को पुनर्स्थापित करने के लिए सिग्नल को संसाधित किया जाता है। ऑप्टिकल फाइबर सेंसर कई प्रकार के होते हैं, और उन्हें आम तौर पर कार्यात्मक (संवेदन प्रकार) सेंसर और गैर-कार्यात्मक प्रकार (प्रकाश संचारण प्रकार) सेंसर में वर्गीकृत किया जा सकता है।
कार्यात्मक सेंसर की विशेषता ऑप्टिकल फाइबर की बाहरी जानकारी के प्रति संवेदनशील होने और पता लगाने की क्षमता है। जब ऑप्टिकल फाइबर को एक संवेदनशील घटक के रूप में उपयोग किया जाता है, जब ऑप्टिकल फाइबर में मापा जाता है, तो प्रकाश की तीव्रता, चरण, आवृत्ति या ध्रुवीकरण स्थिति की विशेषताएं बदल जाएंगी। मॉड्यूलेशन का कार्य साकार हो गया है। फिर, मापा जाने वाला सिग्नल मॉड्यूलेटेड सिग्नल को डीमोड्युलेट करके प्राप्त किया जाता है। इस प्रकार के सेंसर में ऑप्टिकल फाइबर न केवल प्रकाश संचरण की भूमिका निभाता है, बल्कि "सेंस" की भूमिका भी निभाता है।
गैर-कार्यात्मक सेंसर मापे गए परिवर्तनों को समझने के लिए अन्य संवेदनशील घटकों का उपयोग करते हैं। ऑप्टिकल फाइबर केवल सूचना के प्रसारण माध्यम के रूप में कार्य करता है, अर्थात ऑप्टिकल फाइबर केवल प्रकाश मार्गदर्शक के रूप में कार्य करता है [3]। पारंपरिक इलेक्ट्रिक सेंसर की तुलना में, फाइबर ऑप्टिक सेंसर में मजबूत विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप क्षमता, अच्छा विद्युत इन्सुलेशन और उच्च संवेदनशीलता होती है, इसलिए इन्हें पर्यावरण, पुल, बांध, तेल क्षेत्र, नैदानिक चिकित्सा परीक्षण और खाद्य सुरक्षा जैसे विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। परीक्षण और अन्य क्षेत्र.
1.2 फाइबर ऑप्टिक सेंसर की विकास स्थिति
फाइबर सेंसर के जन्म के बाद से, इसकी श्रेष्ठता और व्यापक अनुप्रयोग को दुनिया के सभी देशों द्वारा बारीकी से देखा और अत्यधिक महत्व दिया गया है, और इसे सक्रिय रूप से शोध और विकसित किया गया है। वर्तमान में, ऑप्टिकल फाइबर सेंसर को 70 से अधिक भौतिक मात्राओं जैसे विस्थापन, दबाव, तापमान, गति, कंपन, तरल स्तर और कोण के लिए मापा गया है। संयुक्त राज्य अमेरिका, ब्रिटेन, जर्मनी और जापान जैसे कुछ देशों ने फाइबर-ऑप्टिक सेंसर सिस्टम, आधुनिक डिजिटल फाइबर नियंत्रण प्रणाली, फाइबर ऑप्टिक जाइरो, परमाणु विकिरण निगरानी, विमान इंजन निगरानी और नागरिक कार्यक्रमों के छह पहलुओं पर ध्यान केंद्रित किया है और कुछ हासिल किए हैं। उपलब्धियाँ.
चीन में फाइबर ऑप्टिक सेंसर का अनुसंधान कार्य 1983 में शुरू हुआ। कुछ विश्वविद्यालयों, अनुसंधान संस्थानों और कंपनियों द्वारा फाइबर ऑप्टिक सेंसर पर शोध से फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग तकनीक का तेजी से विकास हुआ है। 7 मई, 2010 को, पीपल्स डेली ने रिपोर्ट दी कि नानजिंग विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड मैनेजमेंट के प्रोफेसर झांग ज़ुपिंग द्वारा आविष्कार की गई "ब्रिलोइन प्रभाव पर आधारित निरंतर वितरित ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक" ने आयोजित विशेषज्ञ मूल्यांकन पास कर लिया है। शिक्षा मंत्रालय द्वारा. मूल्यांकन विशेषज्ञ समूह का सर्वसम्मति से मानना है कि इस तकनीक में मजबूत नवाचार है, कई स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकार हैं, और प्रौद्योगिकी में घरेलू अग्रणी स्तर और अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर तक पहुंच गया है, और इसमें आवेदन की अच्छी संभावना है। इस तकनीक का सार इंटरनेट ऑफ थिंग्स की अवधारणा का उपयोग है, जो चीन में इंटरनेट ऑफ थिंग्स के अंतर को भरता है।
2 इंटरनेट ऑफ थिंग्स के मूल सिद्धांत
इंटरनेट ऑफ थिंग्स की अवधारणा 1999 में प्रस्तावित की गई थी, और इसका अंग्रेजी नाम "द इंटरनेट ऑफ थिंग्स" है, जो "जुड़ी हुई चीजों का नेटवर्क" है। इंटरनेट ऑफ थिंग्स इंटरनेट पर आधारित है और सूचना विनिमय और संचार को साकार करने के लिए वस्तुओं को इंटरनेट से जोड़ने के लिए आरएफआईडी (रेडियो फ्रीक्वेंसी पहचान) तकनीक, इन्फ्रारेड सेंसर, ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम और लेजर स्कैनर जैसी सूचना प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है। एक नेटवर्क जो पता लगाता है, बुद्धिमानी से पहचानता है, ट्रैक करता है, मॉनिटर करता है और प्रबंधन करता है। इंटरनेट ऑफ थिंग्स की तकनीकी वास्तुकला में तीन स्तर होते हैं: धारणा परत, नेटवर्क परत और एप्लिकेशन परत।
