فیبر نوری به طور گسترده در حوزه ارتباطات و مخابرات به کار می‌رود و تاثیر قابل توجهی بر این صنعت گذاشته است. با این وجود، از جمله کاربردهای در حال گسترش این فناوری، استفاده از آن در حوزه سنسورها و حسگرها است که برای اندازه‌گیری و مشاهده مقادیر مختلف به کار می‌روند. سنسورهای نوری به عنوان تجهیزاتی که در صنایع مختلف به کار می‌روند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سنسورها بر اساس انتقال و دریافت نور عمل می‌کنند.
سنسورهای فیبر نوری از ابزارهایی هستند که از فیبرهای نوری به عنوان مبنا استفاده می‌کنند و به منظور تشخیص مقادیری مانند دما، فشار، ارتعاشات، جابجایی، چرخش و حتی غلظت مواد شیمیایی، کنترل سطح مخازن، تشخیص پارگی ورق، کنترل انحراف پارچه و حتی کنترل تردد، به کار می‌روند. این سنسورها نیازمند اجزای دقیق و تجهیزات ویژه‌ای هستند که به منبع نوری (معمولاً لیزر تک‌فرکانس فیبری)، عنصر حسگر اصلی، آشکارساز نوری و دستگاه‌های پردازش نهایی اشاره می‌شود.
انواع حسگر فیبر نوری
اگر بخواهیم حسگرهای فیبر نوری را طبقه بندی کنیم به دو نوع خارجی و داخلی تقسیم بندی می‌شوند.
حسگرهای خارجی:
در این مدل، نور از طریق فیبر نوری به بیرون انتشار می‌یابد، سپس نور تحت تأثیر تغییرات محیطی قرار گرفته و پس از مدولاسیون، نور به صورت بازتابیده به داخل فیبر منتقل می‌شود. تغییرات محیطی می‌توانند اثراتی بر روی شدت، فاز، طول موج یا قطبش نور داشته باشند.
حسگرهای داخلی:
در این نمونه، نور از فیبر خارج نمی‌شود و تغییرات محیطی تنها بر روی نور در داخل فیبر تأثیر می‌گذارند.
دسته‌ای دیگر از حسگرهای فیبر نوری نیز وجود دارند که بر اساس نقاط اندازه‌گیری طبقه بندی می‌شوند. این دسته ها عبارتند از:
- حسگرهای نقطه به نقطه
- حسگرهای تسهیم شده ( Multiplexing )
- حسگرهای توزیع شده ( Distributed )
انتخاب کابل مناسب برای سنسور فیبر نوری
در کنار فرآیند انتخاب خود سنسور، یکی دیگر از مباحث مرتبط، انتخاب کابل فیبر نوری مناسب برای سنسور می باشد. وقتی بخواهیم یک کابل فیبر نوری مناسب را انتخاب کنیم، چندین فاکتور وجود دارد که لحاظ کردن آنها در انتخاب کابل فیبر نوری مناسب برای کارکرد مربوطه باید مورد توجه قرار گیرد.
گام‌هایی برای انتخاب کابل مناسب برای سنسور فیبر نوری
گام اول: شناسایی جنس سنسور
در هر نوع سنسور فیبر نوری، گروه‌های مختلفی از کابل‌های فیبر نوری مناسب برای آن سنسور وجود دارند. باید بر اساس نوع سنسور، کابل مورد نظر را انتخاب کنید. در عمل، سنسورها به دو دسته کلی از کابل‌ها پلاستیکی و شیشه‌ای تقسیم می‌شوند. همچنین، امکان استفاده از هر دو نوع کابل یا با استفاده از آداپتورها نیز وجود دارد.
گام دوم: انتخاب نوع سنسور
سنسورهای فیبر نوری در سه نوع Diffuse، Retro-Reflective وThru Beam تقسیم می‌شوند. در سنسورهای Diffuse و Retro-Reflective، فرستنده و گیرنده در یک کیس قرار دارند، اما در سنسورهای Thru Beam، این دو بخش جدا از هم هستند و نور از فرستنده به سمت گیرنده ارسال می‌شود.
بر اساس نوع سنسور، کابل‌های فیبر نوری به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
1. کابل‌های Diffuse که دارای دو سیم بازگشتی به سنسور Emitter وReceiver هستند. این کابل‌ها برای مسافت‌های کوتاه مناسب هستند و نیازی به تجهیزات اضافی برای تشخیص هدف ندارند.
2. کابل‌های Thru Beam که دارای دو سری فرستنده و گیرنده مجزا هستند و وقتی شعاع نوری بین این دو شکسته می‌شود، خروجی تریگر می‌شود. برای این نوع کابل، دو تکه کابل مشابه به سمت فرستنده و گیرنده متصل می‌شوند. این کابل‌ها به دو صورت پلاستیکی به صورت جفت و شیشه‌ای به صورت تکی عرضه می‌شوند. همچنین، مدل‌های با طول بلند و سرهای مخصوص جهت اتصال به این نوع کابل‌ها نیز وجود دارند.
گام سوم: نوع سر هد
در خصوص نوع سر هد و بر اساس اپلیکیشن مورد استفاده، انواع مختلفی از کابل‌های فیبر نوری در دسترس هستند. این انواع به شرح زیر می‌باشند:
- استوانه‌ای صاف و بی‌ریسم
- استوانه‌ای با ریسم موضوعی
- دید کناری/پریسکوپ
- مستطیلی
- انواع ویژه (شامل اسلات، پروب قابل انعطاف، آرایه و غیره)
گام چهارم: نوع فیبر نوری و جنس پوشش کابل
همانطور که پیشتر ذکر شد، کابل‌های فیبر نوری از دو نوع مختلف، یعنی فیبر نوری شیشه‌ای و فیبر نوری پلاستیکی، تشکیل شده‌اند.
گام پنجم: محدوده قابلیت سنسوری
محدوده قابلیت سنسوری یک کابل فیبر نوری به ترکیب نوع سنسور و نوع کابل وابسته است. برخی از سنسورهای نوری قادر به عملکرد در انواع مختلفی از مودها هستند که این مسئله می‌تواند بر محدوده قابلیت سنسوری تأثیر بگذارد. معمولاً، در کاتالوگ محصولات، محدوده اثرگذاری بر اساس مدل سنسور و مود کاری آن (در صورت استفاده) ذکر می‌شود.
