توسعه و کاربرد سنسور دمای فیبر نوری

همه چیز در طبیعت ارتباط نزدیکی با دما دارد. از زمانی که گالیله دماسنج را اختراع کرد، مردم شروع به استفاده از دما برای اندازه گیری کردند.
سنسورهای دما اولین سنسورهای توسعه یافته و پرکاربرد هستند. اما سنسوری که واقعا دما را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند توسط فیزیکدان آلمانی Saibei اختراع شد، سنسور ترموکوپل بعدی. پس از 50 سال، زیمنس آلمان دماسنج مقاومتی پلاتینیومی را اختراع کرد. با پشتیبانی از فناوری نیمه هادی، در قرن حاضر انواع سنسورهای دما از جمله سنسورهای ترموکوپل نیمه هادی توسعه یافته است. به همین ترتیب، بر اساس قانون تعامل بین امواج و ماده، حسگرهای دمای آکوستیک، حسگرهای مادون قرمز و سنسورهای مایکروویو توسعه یافته‌اند.
از زمان ظهور فیبر نوری در دهه 1970، با توسعه فناوری لیزر، ثابت شده است که فیبر نوری دارای یک سری مزایای تئوری و عملی است. استفاده از فیبر نوری در زمینه فناوری حسگر نیز مورد توجه روزافزون قرار گرفته است. با پیشرفت علم و فناوری، سنسورهای دمای فیبر نوری زیادی به وجود آمدند و انتظار می رود در موج انقلاب جدید فناوری، سنسورهای دمای فیبر نوری به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند و نقش بیشتری را ایفا کنند.
اصل کار سنسور دمای فیبر نوری این است که نور از منبع نور از طریق فیبر نوری به مدولاتور ارسال می شود و دمای پارامتری که باید اندازه گیری شود با نور ورودی به منطقه مدولاسیون در تعامل است و باعث ایجاد خواص نوری می شود. نور (مانند شدت و طول موج نور). تغییر در فرکانس، فاز و غیره که نور سیگنال مدوله شده نامیده می شود. پس از ارسال به ردیاب نوری از طریق فیبر نوری، پس از دمودولاسیون، پارامترهای اندازه گیری شده به دست می آیند.
سنسورهای دمای فیبر نوری انواع مختلفی دارند که با توجه به اصول کار آنها را می توان به انواع عملکردی و انتقالی تقسیم کرد. سنسور دمای فیبر نوری عملکردی، دما را با استفاده از ویژگی های مختلف (فاز، قطبش، شدت و غیره) فیبر نوری به عنوان تابعی از دما اندازه گیری می کند. اگرچه این سنسورها دارای ویژگی های انتقال و حس هستند، اما حساسیت و حساسیت زدایی را نیز افزایش می دهند.
فیبر سنسور دمای فیبر نوع انتقال تنها به عنوان یک انتقال سیگنال نوری برای جلوگیری از محیط پیچیده منطقه اندازه گیری دما عمل می کند. تابع مدولاسیون جسم مورد اندازه گیری توسط اجزای حساس سایر خواص فیزیکی محقق می شود. اینگونه سنسورها به دلیل وجود فیبرهای نوری، دارای مشکلات جفت نوری با سر حسگر هستند، پیچیدگی سیستم را افزایش می دهند و به تداخل هایی مانند لرزش مکانیکی حساس هستند.
انواع مختلفی از سنسورهای دمای فیبر نوری ایجاد شده است.
در ادامه به معرفی مختصری از وضعیت تحقیقاتی چندین سنسور اصلی دمای فیبر نوری می پردازیم. از جمله آنها می توان به سنسورهای دمای تداخل فیبر نوری، سنسورهای دمای فیبر جذبی نیمه هادی و سنسورهای دمای توری فیبر اشاره کرد.
سنسورهای دمای فیبر نوری از زمان پیدایش آن در سیستم های قدرت، ساخت و ساز، صنایع شیمیایی، هوافضا، پزشکی و توسعه دریایی مورد استفاده قرار گرفته اند و به تعداد زیادی نتایج کاربردی قابل اعتماد دست یافته اند. کاربرد آن حوزه ای است که در مسیر صعود قرار دارد و چشم انداز توسعه بسیار وسیعی دارد. تاکنون تحقیقات مرتبط زیادی در داخل و خارج از کشور انجام شده است، اگرچه پیشرفت های زیادی در حساسیت، برد اندازه گیری و تفکیک پذیری صورت گرفته است، اما معتقدم با تعمیق تحقیقات، با توجه به هدف کاربردی خاص، بیشتر و بیشتر خواهد شد. دقت بیشتر، ساختار ساده‌تر، هزینه کمتر، راه‌حل‌های عملی‌تر، و توسعه بیشتر حسگرهای دما.