ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของใยแก้วนำแสงและเทคโนโลยีการสื่อสารใยแก้วนำแสง เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงจึงถือกำเนิดขึ้น ตั้งแต่กำเนิด ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเนื่องจากขนาดที่เล็ก น้ำหนักเบา ความไวสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว ความสามารถในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง และการใช้งานง่าย และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยาเคมี อุตสาหกรรมวัสดุ การอนุรักษ์น้ำ และพลังงานไฟฟ้า เรือ เหมืองถ่านหิน และวิศวกรรมโยธาในสาขาต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทุกวันนี้ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ Internet of Things สถานะของเทคโนโลยีการตรวจจับใยแก้วนำแสงจึงเป็นสิ่งที่มองข้ามไม่ได้
1 หลักการพื้นฐานและสถานะการพัฒนาของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์
1.1 หลักการพื้นฐานและการจำแนกประเภทไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์
เทคโนโลยีการตรวจจับใยแก้วนำแสงเป็นเทคโนโลยีการตรวจจับประเภทใหม่ที่พัฒนาขึ้นในทศวรรษที่ 1970 เมื่อแสงผ่านใยแก้วนำแสง แสงจะถูกสะท้อนภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิภายนอก ความดัน การกระจัด สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า และการหมุน , เอฟเฟกต์การหักเหและการดูดกลืนแสง, เอฟเฟกต์ Doppler แบบออปติคอล, อะคูสติก-ออปติก, อิเล็กโทร-ออปติก, แมกนีโต-ออปติคัล และเอฟเฟกต์ยืดหยุ่น ฯลฯ สามารถเปลี่ยนแอมพลิจูด เฟส สถานะโพลาไรเซชัน และความยาวคลื่นของคลื่นแสงได้โดยตรงหรือโดยอ้อม ดังนั้นไฟเบอร์ เป็นส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนในการตรวจจับปริมาณทางกายภาพต่างๆ
ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง ไฟเบอร์ส่งผ่าน เครื่องตรวจจับแสง และส่วนประมวลผลสัญญาณ หลักการพื้นฐานคือแสงจากแหล่งกำเนิดแสงจะถูกส่งไปยังหัวตรวจจับ (โมดูเลเตอร์) ผ่านใยแก้วนำแสง เพื่อให้พารามิเตอร์ที่จะวัดโต้ตอบกับแสงที่เข้าสู่พื้นที่มอดูเลต ส่งผลให้คุณสมบัติทางแสงของแสง ( เช่น ความเข้ม ความยาวคลื่น ความถี่ของแสง เฟส สถานะโพลาไรเซชัน ฯลฯ จะถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นแสงสัญญาณมอดูเลต ซึ่งจะถูกส่งไปยังตัวตรวจจับแสงผ่านใยแก้วนำแสงเพื่อแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า และ ในที่สุด สัญญาณจะถูกประมวลผลเพื่อเรียกคืนปริมาณทางกายภาพที่วัดได้ เซนเซอร์ใยแก้วนำแสงมีหลายประเภท และโดยทั่วไปสามารถจำแนกได้เป็นเซนเซอร์ที่ใช้งานได้ (ชนิดการตรวจจับ) และเซนเซอร์ชนิดที่ไม่ทำงาน (ชนิดส่งผ่านแสง)
เซ็นเซอร์การทำงานมีลักษณะเฉพาะด้วยความสามารถของใยแก้วนำแสงที่จะไวต่อข้อมูลภายนอกและความสามารถในการตรวจจับ เมื่อใยแก้วนำแสงถูกใช้เป็นส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อน เมื่อวัดในใยแก้วนำแสง ลักษณะของความเข้ม เฟส ความถี่ หรือสถานะโพลาไรเซชันของแสงจะเปลี่ยนไป ตระหนักถึงการทำงานของการมอดูเลต จากนั้น สัญญาณที่จะวัดได้มาจากการดีมอดูเลตสัญญาณมอดูเลต ในเซ็นเซอร์ประเภทนี้ ใยแก้วนำแสงไม่เพียงแต่มีบทบาทในการส่งผ่านแสงเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทเป็น "ความรู้สึก" อีกด้วย
เซ็นเซอร์ที่ไม่ทำงานใช้ส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ ใยแก้วนำแสงทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูลเท่านั้น กล่าวคือ ใยแก้วนำแสงทำหน้าที่เป็นตัวนำแสงเท่านั้น [3] เมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ไฟเบอร์ออปติกเซ็นเซอร์มีความสามารถในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีและมีความไวสูง ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น สิ่งแวดล้อม สะพาน เขื่อน แหล่งน้ำมัน การทดสอบทางคลินิกทางการแพทย์ และความปลอดภัยของอาหาร การทดสอบและสาขาอื่นๆ
1.2 สถานะการพัฒนาของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์
นับตั้งแต่กำเนิดของไฟเบอร์เซนเซอร์ ความเหนือชั้นและการใช้งานที่กว้างขวางได้รับการจับตามองอย่างใกล้ชิดและให้คุณค่าอย่างสูงจากทุกประเทศในโลก ทั้งยังได้รับการวิจัยและพัฒนาอย่างแข็งขัน ในปัจจุบัน เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงได้รับการวัดปริมาณทางกายภาพมากกว่า 70 รายการ เช่น การกระจัด ความดัน อุณหภูมิ ความเร็ว การสั่นสะเทือน ระดับของเหลว และมุม บางประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา อังกฤษ เยอรมนี และญี่ปุ่น ได้มุ่งเน้นไปที่หกด้านของระบบเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติก ระบบควบคุมไฟเบอร์แบบดิจิทัลที่ทันสมัย ไจโรไฟเบอร์ออปติก การตรวจสอบรังสีนิวเคลียร์ การตรวจสอบเครื่องยนต์ของเครื่องบินและโครงการพลเรือน ความสำเร็จ
งานวิจัยเกี่ยวกับไฟเบอร์ออปติกเซ็นเซอร์ในประเทศจีนเริ่มต้นขึ้นในปี 1983 การวิจัยเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกโดยมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัย และบริษัทบางแห่งได้นำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการตรวจจับไฟเบอร์ออปติก เมื่อวันที่ 7 พฤษภาคม 2010 Peopleâs Daily รายงานว่า "เทคโนโลยีการตรวจจับใยแก้วนำแสงแบบกระจายอย่างต่อเนื่องตามเอฟเฟกต์ Brillouin" ที่คิดค้นโดย Zhang Xuping ศาสตราจารย์แห่ง School of Engineering and Management of Nanjing University ผ่านการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญที่จัดไว้ โดยกระทรวงศึกษาธิการ. กลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านการประเมินเชื่ออย่างเป็นเอกฉันท์ว่าเทคโนโลยีนี้มีนวัตกรรมที่แข็งแกร่ง มีสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระจำนวนหนึ่ง และก้าวขึ้นสู่ระดับชั้นนำในประเทศและระดับขั้นสูงในระดับสากลในด้านเทคโนโลยี และมีโอกาสในการใช้งานที่ดี สาระสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการใช้แนวคิดของ Internet of Things ซึ่งเติมเต็มช่องว่างของ Internet of Things ในประเทศจีน
2 หลักการพื้นฐานของ Internet of Things
แนวคิดของ Internet of Things ถูกเสนอในปี 1999 และชื่อภาษาอังกฤษคือ "The Internet of Things" ซึ่งแปลว่า "เครือข่ายของสิ่งที่เชื่อมต่อกัน" Internet of Things ขึ้นอยู่กับอินเทอร์เน็ตและใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ เช่น เทคโนโลยี RFID (การระบุด้วยคลื่นความถี่วิทยุ) เซ็นเซอร์อินฟราเรด ระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก และเครื่องสแกนเลเซอร์เพื่อเชื่อมต่อสิ่งของต่างๆ กับอินเทอร์เน็ตเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการสื่อสาร เครือข่ายที่ค้นหาตำแหน่ง ระบุ ติดตาม ตรวจสอบ และจัดการอย่างชาญฉลาด สถาปัตยกรรมทางเทคนิคของ Internet of Things ประกอบด้วยสามระดับ: เลเยอร์การรับรู้ เลเยอร์เครือข่าย และเลเยอร์แอปพลิเคชัน
