Avec le développement rapide des technologies de communication par fibre optique et par fibre optique, la technologie de détection par fibre optique a émergé. Depuis sa naissance, les capteurs à fibre optique ont été rapidement développés en raison de leur petite taille, de leur poids léger, de leur haute sensibilité, de leur réponse rapide, de leur forte capacité d'interférence anti-électromagnétique et de leur facilité d'utilisation, et sont largement utilisés en médecine chimique, dans l'industrie des matériaux et dans la conservation de l'eau. et l'énergie électrique, les navires, les mines de charbon et le génie civil dans divers domaines. Surtout aujourd'hui, avec le développement rapide de l'Internet des objets, le statut de la technologie de détection par fibre optique ne peut être ignoré.
1 Principe de base et état de développement des capteurs à fibre optique
1.1 Principes de base et classification des capteurs à fibre optique
La technologie de détection par fibre optique est un nouveau type de technologie de détection développée dans les années 1970. Lorsque la lumière se propage à travers une fibre optique, elle est réfléchie par la lumière sous l'influence de la température extérieure, de la pression, du déplacement, du champ magnétique, du champ électrique et de la rotation. , effets de réfraction et d'absorption, effet Doppler optique, effets acousto-optiques, électro-optiques, magnéto-optiques et élastiques, etc., peuvent modifier directement ou indirectement l'amplitude, la phase, l'état de polarisation et la longueur d'onde de l'onde lumineuse, donc la fibre En tant que composant sensible pour détecter diverses grandeurs physiques.
Le capteur à fibre optique est principalement composé d'une source lumineuse, d'une fibre de transmission, d'un photodétecteur et d'une partie de traitement du signal. Le principe de base est que la lumière de la source lumineuse est envoyée à la tête de détection (modulateur) à travers la fibre optique, de sorte que les paramètres à mesurer interagissent avec la lumière entrant dans la zone de modulation, ce qui entraîne les propriétés optiques de la lumière ( tels que l'intensité, la longueur d'onde, la fréquence de la lumière, la phase, l'état de polarisation, etc. sont modifiés pour devenir un signal lumineux modulé, qui est ensuite envoyé au photodétecteur via la fibre optique pour convertir le signal optique en un signal électrique, et enfin, le signal est traité pour restituer la grandeur physique mesurée.Il existe de nombreux types de capteurs à fibre optique, et ils peuvent être généralement classés en capteurs fonctionnels (de type détection) et en capteurs de type non fonctionnel (type de transmission de lumière).
Le capteur fonctionnel est caractérisé par la capacité de la fibre optique à être sensible aux informations extérieures et la capacité de détection. Lorsque la fibre optique est utilisée comme composant sensible, lorsqu'elle est mesurée dans la fibre optique, les caractéristiques de l'intensité, de la phase, de la fréquence ou de l'état de polarisation de la lumière changeront. La fonction de modulation est réalisée. Ensuite, le signal à mesurer est obtenu en démodulant le signal modulé. Dans ce genre de capteur, la fibre optique joue non seulement le rôle de transmission lumineuse, mais joue également le rôle de « sens ».
Les capteurs non fonctionnels utilisent d'autres composants sensibles pour détecter les changements mesurés. La fibre optique n'agit que comme support de transmission d'informations, c'est-à-dire que la fibre optique ne sert que de guide de lumière [3]. Par rapport aux capteurs électriques traditionnels, les capteurs à fibre optique ont une forte capacité d'interférence anti-électromagnétique, une bonne isolation électrique et une sensibilité élevée, ils sont donc largement utilisés dans divers domaines tels que l'environnement, les ponts, les barrages, les champs pétrolifères, les tests médicaux cliniques et la sécurité alimentaire. Essais et autres domaines.
1.2 État de développement des capteurs à fibre optique
Depuis la naissance du capteur à fibre, sa supériorité et sa large application ont été étroitement surveillées et très appréciées par tous les pays du monde, et il a été activement recherché et développé. À l'heure actuelle, les capteurs à fibre optique ont été mesurés pour plus de 70 grandeurs physiques telles que le déplacement, la pression, la température, la vitesse, les vibrations, le niveau de liquide et l'angle. Certains pays tels que les États-Unis, la Grande-Bretagne, l'Allemagne et le Japon se sont concentrés sur six aspects des systèmes de capteurs à fibre optique, des systèmes de contrôle de fibre numérique modernes, des gyroscopes à fibre optique, de la surveillance des rayonnements nucléaires, de la surveillance des moteurs d'avion et des programmes civils, et ont atteint certains réalisations.
Les travaux de recherche sur les capteurs à fibre optique en Chine ont commencé en 1983. La recherche sur les capteurs à fibre optique par certaines universités, instituts de recherche et entreprises a conduit au développement rapide de la technologie de détection par fibre optique. Le 7 mai 2010, le Quotidien du Peuple rapportait que la « technologie de détection continue par fibre optique distribuée basée sur l'effet Brillouin » inventée par Zhang Xuping, professeur à l'École d'ingénierie et de gestion de l'Université de Nanjing, avait passé avec succès l'expertise organisée par le ministère de l'Éducation. Le groupe d'experts en évaluation estime à l'unanimité que cette technologie présente une forte innovation, possède un certain nombre de droits de propriété intellectuelle indépendants, a atteint le niveau de pointe national et le niveau avancé international en matière de technologie et offre de bonnes perspectives d'application. L'essence de cette technologie est l'utilisation du concept de l'Internet des objets, qui comble le vide de l'Internet des objets en Chine.
2 Les principes de base de l'Internet des objets
Le concept de l'Internet des objets a été proposé en 1999, et son nom anglais est "The Internet of Things", qui est "le réseau des objets connectés". L'Internet des objets est basé sur Internet et utilise des technologies de l'information telles que la technologie RFID (identification par radiofréquence), des capteurs infrarouges, des systèmes de positionnement global et des scanners laser pour connecter des éléments à Internet afin de réaliser l'échange d'informations et la communication. Un réseau qui localise, identifie intelligemment, suit, surveille et gère. L'architecture technique de l'Internet des objets se compose de trois niveaux : la couche perception, la couche réseau et la couche application.
