वर्ष 1960 में, लेजर लाइट का आविष्कार किया गया था और लेजर के आविष्कार के बाद, शोधकर्ताओं ने संवेदन, डेटा संचार और कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों के अनुप्रयोगों का अध्ययन करने में रुचि दिखाई थी। इसके बाद ए फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणाली गीगाबिट्स के लिए अंतिम विकल्प बन गया है और डेटा के गिगाबिट्स से परे है। इस तरह के फाइबर ऑप्टिक संचार का उपयोग लंबी दूरी के संचार या कंप्यूटर नेटवर्क या LAN पर डेटा, आवाज, टेलीमेट्री और वीडियो प्रसारित करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक प्रकाश में इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को बदलकर एक फाइबर पर डेटा संचारित करने के लिए एक प्रकाश तरंग का उपयोग करती है। इस तकनीक की कुछ उत्कृष्ट विशेषताओं में हल्के वजन, कम क्षीणन, छोटे व्यास, लंबी दूरी के संकेत संचरण, संचरण सुरक्षा और इसी तरह शामिल हैं।
फाइबर ऑप्टिक सेंसर
गौरतलब है कि, दूरसंचार प्रौद्योगिकी फाइबर ऑप्टिक तकनीक में हालिया प्रगति को बदल दिया है। अंतिम क्रांति डिजाइनरों के उत्पादक परिणामों के संयोजन के रूप में दिखाई दी Optoelectronic उपकरणों फाइबर ऑप्टिक-दूरसंचार उपकरणों के साथ फाइबर ऑप्टिक सेंसर बनाने के लिए। इन उपकरणों से जुड़े कई घटकों को अक्सर फाइबर-ऑप्टिक-सेंसर अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया जाता है। पारंपरिक सेंसर की जगह फाइबर ऑप्टिक सेंसर की क्षमता बढ़ गई है।
फाइबर ऑप्टिक सेंसर
फाइबर ऑप्टिक सेंसर को ऑप्टिकल फाइबर सेंसर भी कहा जाता है जो ऑप्टिकल फाइबर या सेंसिंग तत्व का उपयोग करते हैं। इन सेंसरों का उपयोग तापमान, दबाव, कंपन, विस्थापन, घुमाव या रासायनिक प्रजातियों की सांद्रता जैसी कुछ मात्रा को समझने के लिए किया जाता है। रिमोट सेंसिंग के क्षेत्र में फाइबर के बहुत सारे उपयोग हैं क्योंकि उन्हें दूरस्थ स्थान पर विद्युत शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है और उनका आकार छोटा होता है।
फाइबर ऑप्टिक सेंसर असंवेदनशील परिस्थितियों के लिए सर्वोच्च हैं, जिनमें शोर, उच्च कंपन, अत्यधिक गर्मी, गीला और अस्थिर वातावरण शामिल हैं। ये सेंसर छोटे क्षेत्रों में आसानी से फिट हो सकते हैं और जहां भी लचीले फाइबर की आवश्यकता होती है, वहां सही तरीके से तैनात किया जा सकता है। तरंग दैर्ध्य पारी की गणना एक उपकरण, ऑप्टिकल आवृत्ति-डोमेन रिफ्लेब्रोमेट्री का उपयोग करके की जा सकती है। फाइबर ऑप्टिक सेंसरों के समय में देरी को ऑप्टिकल टाइम-डोमेन रिफलेरोमीटर जैसे उपकरण का उपयोग करके तय किया जा सकता है।
फाइबर ऑप्टिक सेंसर के ब्लॉक आरेख
फाइबर-ऑप्टिक सेंसर का सामान्य ब्लॉक आरेख ऊपर दिखाया गया है। ब्लॉक आरेख में ऑप्टिकल स्रोत होते हैं ( प्रकाश उत्सर्जक डायोड , लेजर, और लेजर डायोड), ऑप्टिकल फाइबर, सेंसिंग तत्व, ऑप्टिकल डिटेक्टर और एंड-प्रोसेसिंग डिवाइस (ऑप्टिकल-स्पेक्ट्रम विश्लेषक, आस्टसीलस्कप)। ये सेंसर ऑपरेटिंग सिद्धांतों, सेंसर स्थान और अनुप्रयोग के आधार पर तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किए गए हैं।
फाइबर-ऑप्टिक सेंसर सिस्टम के प्रकार
इन सेंसरों को निम्न प्रकार से वर्गीकृत और समझाया जा सकता है:
1. सेंसर स्थान के आधार पर, फाइबर ऑप्टिक सेंसर को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:
- आंतरिक फाइबर ऑप्टिक सेंसर
- एक्सट्रिंसिक फाइबर-ऑप्टिक सेंसर
आंतरिक प्रकार फाइबर ऑप्टिक सेंसर
इस प्रकार के सेंसर में फाइबर के भीतर ही संवेदन होता है। सेंसर ऑप्टिकल फाइबर के गुणों पर निर्भर करते हैं जो पर्यावरणीय कार्रवाई को एक में परिवर्तित करते हैं मॉडुलन प्रकाश किरण के माध्यम से गुजर रहा है। यहां, प्रकाश संकेत के भौतिक गुणों में से एक आवृत्ति, चरण, ध्रुवीकरण की तीव्रता के रूप में हो सकता है। आंतरिक फाइबर ऑप्टिक सेंसर की सबसे उपयोगी विशेषता है, यह लंबी दूरी की दूरी पर वितरित संवेदन प्रदान करता है। आंतरिक फाइबर ऑप्टिक सेंसर की मूल अवधारणा निम्नलिखित आकृति में दिखाई गई है।
आंतरिक प्रकार फाइबर ऑप्टिक सेंसर
एक्सट्रिंसिक टाइप फाइबर ऑप्टिक सेंसर
बाहरी प्रकार के फाइबर ऑप्टिक सेंसर में, फाइबर का उपयोग सूचना वाहक के रूप में किया जा सकता है जो एक ब्लैक बॉक्स का रास्ता दिखाते हैं। यह ब्लैक बॉक्स में आने वाली सूचनाओं के आधार पर एक प्रकाश संकेत उत्पन्न करता है। ब्लैक बॉक्स दर्पण से बना हो सकता है,गैस या कोई अन्य तंत्र जो एक ऑप्टिकल सिग्नल उत्पन्न करता है। इन सेंसर का उपयोग रोटेशन, कंपन वेग, विस्थापन, घुमा, टोक़ और त्वरण को मापने के लिए किया जाता है। प्रमुख इन सेंसरों का लाभ उन जगहों तक पहुंचने की उनकी क्षमता है जो अन्यथा पहुंच से बाहर हैं।
एक्सट्रिंसिक टाइप फाइबर ऑप्टिक सेंसर
इस सेंसर का सबसे अच्छा उदाहरण विमान जेट इंजन के अंदर का तापमान माप है जो विकिरण का पाइरोमीटर में विकिरण संचारित करने के लिए फाइबर का उपयोग करता है, जो इंजन के बाहर स्थित है। उसी तरह, इन सेंसर का उपयोग आंतरिक तापमान को मापने के लिए भी किया जा सकता है ट्रान्सफ़ॉर्मर । ये सेंसर शोर भ्रष्टाचार के खिलाफ माप संकेतों की उत्कृष्ट सुरक्षा प्रदान करते हैं। निम्नलिखित आंकड़ा एक्सट्रिंसिक फाइबर ऑप्टिक सेंसर की मूल अवधारणा को दर्शाता है।
2. ऑपरेटिंग सिद्धांतों के आधार पर, फाइबर ऑप्टिक सेंसर को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
- तीव्रता आधारित
- चरण आधारित
- ध्रुवीकरण आधारित है
तीव्रता आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
तीव्रता आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर को अधिक प्रकाश की आवश्यकता होती है और ये सेंसर एक बहु-मोड-बड़े कोर फाइबर का उपयोग करते हैं। दिखाया गया आंकड़ा इस बारे में एक विचार देता है कि प्रकाश की तीव्रता एक संवेदन पैरामीटर के साथ-साथ कैसे काम करती है और यह व्यवस्था फाइबर को फाइबर के रूप में कैसे काम करती है कंपन सेंसर। जब एक कंपन होता है, तो एक छोर से दूसरे छोर तक डाली गई प्रकाश में बदलाव होगा और इससे कंपन आयाम को मापने के लिए बुद्धिमत्ता होगी।
तीव्रता आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
आकृति में, करीब फाइबर ऑप्टिक और कंपन सेंसर बाद के भागों में प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है। सिस्टम में चर नुकसान के कारण इन सेंसर की कई सीमाएं हैं जो पर्यावरण में नहीं होती हैं। इन परिवर्तनीय नुकसानों में स्प्लिस, माइक्रो और मैक्रो झुकने के नुकसान, जोड़ों में कनेक्शन के कारण हार आदि शामिल हैं। उदाहरणों में इंटेंसिटी-आधारित सेंसर या माइक्रोबेंड सेंसर और इवेन्सेन्ट वेव सेंसर शामिल हैं।
इन फाइबर ऑप्टिक सेंसर के फायदों में कम लागत, वास्तविक वितरित सेंसर के रूप में प्रदर्शन करने की क्षमता, लागू करने के लिए बहुत सरल, बहुविकल्पी होने की संभावना आदि शामिल हैं। नुकसान में प्रकाश की तीव्रता और सापेक्ष माप में विविधताएं शामिल हैं, आदि।
ध्रुवीकरण आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
ध्रुवीकरण आधारित ऑप्टिकल फाइबर सेंसर के एक निश्चित वर्ग के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह संपत्ति केवल विभिन्न बाहरी चर द्वारा संशोधित की जा सकती है और इस प्रकार, ये सेंसर के प्रकार मापदंडों की एक सीमा के माप के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।विशेष फाइबर और अन्य घटकों को सटीक ध्रुवीकरण सुविधाओं के साथ विकसित किया गया है। आमतौर पर, इनका उपयोग विभिन्न प्रकार के माप, संचार और सिग्नल प्रोसेसिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है।
ध्रुवीकरण आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
ध्रुवीकरण-आधारित फाइबर-ऑप्टिक सेंसर के लिए ऑप्टिकल सेटअप ऊपर दिखाया गया है। इसे प्रकाश स्रोत से ध्रुवीकरण के माध्यम से प्रकाश का ध्रुवीकरण करके आकार दिया जाता है। ध्रुवीकृत प्रकाश को फाइबर की रक्षा करने वाले द्विभाजित ध्रुवीकरण की लंबाई के चयनित अक्षों में 45o पर शुरू किया जाता है। फाइबर के इस हिस्से को सेंसिंग फाइबर के रूप में परोसा जाता है। फिर, किसी भी बाहरी गड़बड़ी जैसे तनाव या तनाव के तहत दो ध्रुवीकरण राज्यों के बीच का चरण अंतर बदल जाता है। फिर, बाहरी गड़बड़ी के अनुसार, आउटपुट ध्रुवीकरण बदल जाता है। इसलिए, फाइबर के अगले छोर पर आउटपुट ध्रुवीकरण राज्य पर विचार करके, बाहरी गड़बड़ी का पता लगाया जा सकता है।
चरण आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
इस प्रकार के सेंसर का उपयोग सूचना सिग्नल पर उत्सर्जक प्रकाश को बदलने के लिए किया जाता है, जिसमें चरण आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर द्वारा सिग्नल देखा जाता है। जब एक प्रकाश किरण को इंटरफेरोमीटर से गुजारा जाता है, तो प्रकाश दो बीमों में अलग हो जाता है। एक किरण को संवेदन वातावरण के संपर्क में लाया जाता है और दूसरे बीम को संवेदन वातावरण से अलग किया जाता है, जिसे संदर्भ के रूप में प्रयोग किया जाता है। एक बार जब दो अलग-अलग बीम पुन: संयोजित हो जाते हैं, तो वे एक-दूसरे के साथ मिल जाते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला इंटरफेरोमीटर मिशेलसन, मच ज़ेन्डर, सग्नाक, झंझरी और पोलिमिमेट्रिक इंटरफेरोमीटर हैं। यहाँ, माच ज़ेन्डर और माइकलसन इंटरफेरोमीटर नीचे दिखाए गए हैं।
चरण आधारित फाइबर ऑप्टिक सेंसर
यहां दो इंटरफेरोमीटर के बीच अंतर और समानताएं हैं। समानता के संदर्भ में, द मिशेलसन इंटरफेरोमीटर को अक्सर मच ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर के रूप में माना जाता है। मिशेलसन इंटरफेरोमीटर के कॉन्फ़िगरेशन में केवल एक ऑप्टिकल फाइबर कपलर की आवश्यकता होती है। क्योंकि प्रकाश संवेदन और संदर्भ फाइबर के माध्यम से दो बार गुजरता है, फाइबर की प्रति इकाई लंबाई में ऑप्टिकल चरण बदलाव दोगुना हो जाता है। इस प्रकार, मिशेलसन को बेहतर संवेदनशीलता प्राप्त हो सकती है। मिशेलसन का एक और स्पष्ट लाभ यह है कि सेंसर को स्रोत और स्रोत डिटेक्टर मॉड्यूल के बीच केवल एक फाइबर के साथ पूछताछ की जा सकती है। लेकिन, माइकलसन इंटरफेरोमीटर के लिए एक अच्छी गुणवत्ता वाला प्रतिबिंब दर्पण आवश्यक है
3. अनुप्रयोग के आधार पर, फाइबर ऑप्टिक सेंसर को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जैसे कि
- रासायनिक सेंसर
- शारीरिक सेंसर
- बायो मेडिकल सेंसर
रासायनिक सेंसर
एक रासायनिक संवेदक एक उपकरण है जिसका उपयोग रासायनिक जानकारी को एक औसत दर्जे के भौतिक संकेत के रूप में बदलने के लिए किया जाता है जो एक निश्चित रासायनिक प्रजातियों की एकाग्रता के साथ जुड़ा हुआ है। रासायनिक सेंसर एक विश्लेषक का एक महत्वपूर्ण घटक है जिसमें कुछ उपकरण शामिल हो सकते हैं जो निम्न कार्य करते हैं फ़ंक्शंस: सिग्नल प्रोसेसिंग, सैंपलिंग और डेटा प्रोसेसिंग। एक विश्लेषक एक स्वचालित प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हो सकता है।
रासायनिक सेंसर
समय के एक कार्य के रूप में एक नमूना योजना के अनुसार विश्लेषक का कार्य एक मॉनिटर के रूप में कार्य करता है। इन सेंसरों में दो कार्यात्मक इकाइयां शामिल हैं: एक रिसेप्टर और एक ट्रांसड्यूसर। रिसेप्टर भाग में, रासायनिक जानकारी को एक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है जिसे ट्रांसड्यूसर द्वारा मापा जा सकता है। ट्रांसड्यूसर भाग में, रासायनिक जानकारी एक विश्लेषणात्मक संकेत में बदल जाती है और यह संवेदनशीलता नहीं दिखाती है।
शारीरिक सेंसर
फिजिकल सेंसर एक ऐसा उपकरण है, जो फिजिकल इफेक्ट और नेचर के हिसाब से बनाया जाता है। इन सेंसर का उपयोग सिस्टम की भौतिक संपत्ति के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार के सेंसर ज्यादातर फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर जैसे सेंसरों द्वारा दर्शाए जाते हैं, पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर , धातु प्रतिरोध तनाव सेंसर और अर्धचालक पीजो-प्रतिरोधक सेंसर।
बायो मेडिकल सेंसर
बायोमेडिकल सेंसर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसका उपयोग बायोमेडिकल क्षेत्रों में विभिन्न गैर-विद्युत मात्रा को आसानी से पता लगाने योग्य विद्युत मात्रा में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। इस कारण के कारण, ये सेंसर स्वास्थ्य देखभाल विश्लेषण में शामिल हैं। यह संवेदन प्रौद्योगिकी मानव रोग और शारीरिक जानकारी एकत्र करने की कुंजी है।
बायो मेडिकल सेंसर
फाइबर ऑप्टिक सेंसर के अनुप्रयोग
फाइबर ऑप्टिक सेंसर का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे कि
- तापमान, विस्थापन जैसे भौतिक गुणों का मापन,वेग, किसी भी आकार या किसी भी आकार की संरचनाओं में खिंचाव।
- वास्तविक समय में, स्वास्थ्य की शारीरिक संरचना की निगरानी करना।
- भवन और पुल, सुरंगें,बांधों, विरासत संरचनाओं।
- नाइट विजन कैमरा, इलेक्ट्रॉनिक सुरक्षा प्रणाली , आंशिक निर्वहन का पता लगाने और वाहनों के पहिया भार को मापने।
इस प्रकार, का अवलोकन फाइबर ऑप्टिक सेंसर और अनुप्रयोगों पर चर्चा की गई है। लंबी दूरी के संचार के लिए फाइबर ऑप्टिक सेंसर का उपयोग करने के कई फायदे हैं जिसमें आकार में छोटा, वजन में हल्की, कॉम्पैक्टनेस, उच्च संवेदनशीलता, विस्तृत बैंडविड्थ आदि शामिल हैं। ये सभी विशेषताएं एक सेंसर के रूप में फाइबर ऑप्टिक का सबसे अच्छा उपयोग करती हैं। इसके अलावा, इस विषय के बारे में किसी भी मदद के लिए या सेंसर आधारित परियोजना के विचार , आप नीचे टिप्पणी अनुभाग में टिप्पणी करके हमसे संपर्क कर सकते हैं।
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