Hiện nay, cảm biến sợi quang không còn là một thiết bị quá xa lạ trong đời sống con người nữa. Sợi quang có mặt trong rất nhiều các lĩnh vực xung quanh đời sống chúng ta. Một trong những lợi ích của cảm biến sợi quang là khả năng chống nhiễu từ và cách điện lại có độ nhạy cảm cao cùng với khả năng ghép kênh tuyệt vời. Cảm biến sợi quang có nhiều lợi ích. Nhưng việc cải tiến nó thêm cũng sẽ là một điều tuyệt vời. Vì vậy, một cảm biến điện quang mới có khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn gấp 100 lần đã được ra đời.
Mục Lục
Cảm biến sợi quang học là gì?
Cái gọi là cảm biến sợi quang học có nghĩa là sợi quang tự nó trực tiếp nhận được phép đo bên ngoài. Số lượng vật lý đo được bên ngoài có thể làm cho chiều dài. Chỉ số khúc xạ và đường kính của cánh tay đo thay đổi. Do đó ánh sáng truyền trong sợi quang thay đổi biên độ, pha, tần số, phân cực, v.v.
Ánh sáng truyền qua cánh tay đo và ánh sáng tham chiếu của cánh tay tham chiếu can thiệp vào nhau (so sánh). Để pha (hoặc biên độ) của ánh sáng đầu ra thay đổi. Sự thay đổi đo được có thể được phát hiện dựa trên sự thay đổi này.
Pha truyền trong sợi quang rất nhạy cảm với các ảnh hưởng bên ngoài. Số lượng vật lý tương ứng với sự thay đổi pha nhỏ của 10 trừ 4 radian có thể được phát hiện bằng cách sử dụng công nghệ giao thoa. Sử dụng các tính chất quanh co và tổn thất thấp của sợi quang học. Một sợi quang học rất dài có thể được cuộn thành một cuộn dây sợi quang đường kính nhỏ để tăng chiều dài sử dụng và có được độ nhạy cao hơn.
Phát minh ra cảm biến sợi quang mới
Cảm biến sợi quang là loại cảm biến có cấu tạo bao gồm một bộ khuếch đại và một sợi quang. Nó được tùy chỉnh khác nhau tùy theo từng mục đích cụ thể. Hiện nay cảm biến sợi quang có hai loại chính, đó là thu phát và loại khuếch tán.
Các kỹ sư đến từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL) và Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh (BUPT) mới đây đã phát triển thành công ý tưởng cho một hệ thống mã hóa và giải mã tiên tiến hơn. Nó cho phép các cảm biến sợi quang có gửi dữ liệu nhanh hơn tới 100 lần. Nhờ vào phát triển ý tưởng này, sợ quang có thể sử dụng trên một khu vực rộng lớn hơn đáng kể so với công nghệ hiện hành.
Đặc điểm và ứng dụng của của cảm biến sợi quang mới
“Không giống như các loại cảm biến thông thường. Thực hiện các phép đo tại một vị trí, không gian cụ thể, chẳng hạn như nhiệt kế. Cảm biến sợi quang ghi lại dữ liệu về toàn bộ những thay đổi xuất hiện dọc theo một sợi quang. Từ đó cho phạm vi giám sát rộng hơn rất nhiều. Tuy nhiên, công nghệ cảm biến sợi quang hầu như không được cải thiện trong vài năm qua. Điều này dẫn đến khả năng ứng dụng trong những tình huống phức tạp hơn cũng vì thế mà giảm đi”. Giáo sư Luc Thévenaz, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, nhận xét.
Nhờ những ưu điểm về tốc độ truyền tải dữ liệu và khả năng kiểm soát rộng. Cảm biến sợi quang thường được sử dụng trong những hệ thống phát hiện nguy hiểm. Chẳng hạn, các cảm biến có thể đọc được nhiệt độ ở những nơi mà sợi quang đi qua. Từ đó tạo ra biểu đồ nhiệt theo dõi liên tục của một địa điểm nhất định. Ngay cả khi đó là một khu vực trải dài hàng chục km. Mang đến khả năng kiểm soát và đưa ra dự báo sớm về các sự cố tiềm tàng trước khi chúng có thể xảy ra.
Tác dụng của cảm biến điện quang mới
Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công một hệ thống mới. Nó giúp cải thiện khả năng mã hóa và giải mã dữ liệu được gửi dọc theo các sợi quang. Với phương pháp này, cảm biến có thể nhận tín hiệu năng lượng cao hơn và giải mã chúng nhanh hơn. Dẫn đến các phép đo được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn hơn và trên một khu vực rộng lớn hơn.
Các kỹ sư mô tả hệ thống của họ hoạt động như một “tiếng vọng”. Nếu bạn hét lên một từ, bạn sẽ nghe lại tiếng vọng của từ đó. Nhưng nếu bạn hát một bài hát, những gì nghe lại là sự pha trộn của những âm thanh khó có thể phân biệt được. Bạn sẽ cần một “chìa khóa” để giải mã âm thanh và làm cho chúng trở nên rõ ràng hơn. Cảm biến sợi quang cũng hoạt động theo cách tương tự. Ngoại trừ việc sẽ phát ra xung ánh sáng – chứ không phải âm thanh – dọc theo sợi quang. Tín hiệu dội ngược trở lại sợi quang sẽ được giải mã. Sau đó biến thành dữ liệu có thể sử dụng được.
Cách để tạo ra cảm biến sợi quang mới
Để làm cho cảm biến hoạt động hiệu quả hơn, nhóm nghiên cứu đã nhóm các xung ánh sáng thành chuỗi để tín hiệu phản xạ trở lại với cường độ lớn hơn. Tuy nhiên, điều này không giải quyết được vấn đề “tiếng vang”. Tức là tìm ra chìa khóa để làm cho các tín hiệu có thể đọc được.
Vì vậy, họ đã phát triển thêm một phương pháp mã hóa mới đối với dữ liệu gửi dọc theo một sợi quang. Bằng cách sử dụng các thuật toán tối ưu hóa đặc biệt. Kết quả cuối cùng cho thấy cảm biến sợi quang có khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn 100 lần. Nhờ đó cũng cho khả năng hoạt động ổn định hơn.
Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục thực hiện thêm các thử nghiệm thực thế với quy mô lớn hơn. Từ đó nhằm đánh giá chính xác nhất khả năng triển khai đại trà của hệ thống mới.