Fiber Optik Sensörler ve Fotoelektrik Sensörler: Açıklanan Farklılıklar

1. Fiber Optik Sensörler

Fiber optik sensörler, ölçülen bir nesnenin durumunu tespit edilebilir bir optik sinyale dönüştüren cihazlardır.

Bir fiber optik sensörün çalışma prensibi, ışığı bir kaynaktan bir optik fiber aracılığıyla bir modülatöre yönlendirmektir.

Modülatör içinde ışık, ölçülen harici parametrelerle etkileşime girerek yoğunluk, dalga boyu, frekans, faz ve polarizasyon durumu gibi optik özelliklerde değişikliklere neden olur.

Bunun sonucunda modüle edilmiş bir optik sinyal elde edilir ve bu sinyal daha sonra fiber optik üzerinden fotonik cihazlara iletilir ve demodülasyondan sonra ölçülen parametreyi verir. Süreç boyunca ışık demeti fiber optik aracılığıyla modülatörün içine ve dışına yönlendirilir.

Optik fiberin birincil rolü ışık demetini iletmek ve ikinci olarak da bir ışık modülatörü olarak işlev görmektir.

Geleneksel sensörlerle karşılaştırıldığında, fiber optik sensörlerin birçok benzersiz avantajı vardır. Hassas bilgi taşıyıcısı olarak ışığı ve bu bilgiyi iletmek için ortam olarak optik fiberi kullanırlar.

Bu, onlara mükemmel elektrik yalıtımı, elektromanyetik girişime karşı güçlü direnç, invaziv olmama, yüksek hassasiyet, uzun mesafeli izleme yetenekleri, korozyon direnci, patlamaya dayanıklı özellikler ve bilgisayarlara kolayca bağlanabilen esnek ışık yolları gibi hem fiber optik hem de optik ölçümlerin özelliklerini kazandırır.

Sensörler daha hassas, hassas, uyarlanabilir, kompakt ve akıllı olacak şekilde gelişiyor. Yüksek sıcaklıklı alanlar veya radyasyon alanları gibi tehlikeli bölgeler gibi insanların erişemeyeceği yerlerde çalışabilir ve duyularımızın uzantısı olarak hizmet verebilirler.

Dahası, duyusal algılarımızın ötesindeki dış bilgileri yakalayarak insanın fizyolojik sınırlarını aşabilirler.

2. Fotoelektrik Sensörler

Fotoelektrik sensörler, optik sinyalleri elektrik sinyallerine dönüştüren cihazlardır. Çalışmaları fotoelektrik etkiye dayanır.

Fotoelektrik etki, belirli malzemelerdeki elektronların fotonlardan gelen enerjiyi emdiği ve buna karşılık gelen bir elektriksel etki ürettiği olguyu ifade eder.

Fotoelektrik etki üç türe ayrılır: dış fotoelektrik etki, iç fotoelektrik etki ve fotovoltaik etki.

Fotonik cihazlar arasında fototüpler, fotoçoğaltıcı tüpler, fotorezistörler, fotodiyotlar, fototransistörler ve güneş pilleri bulunmaktadır. Bu cihazların performans ve karakteristik eğrileri analiz edilmiştir.

Fotoelektrik sensörler dönüşüm bileşenleri olarak fotonik cihazlar kullanır. Işık yoğunluğu, aydınlatma, radyometrik sıcaklık ölçümü ve gaz bileşimi analizi gibi doğrudan ışık miktarlarında değişikliklere neden olan elektriksel olmayan fiziksel miktarları tespit edebilirler.

Ayrıca, parça çapı gibi ışık miktarlarındaki değişikliklere dönüştürülebilen diğer elektriksel olmayan büyüklükleri de tespit edebilirler, yüzey pürüzlülüğügerinim, yer değiştirme, titreşim, hız, ivmenin yanı sıra nesnelerin şekli ve operasyonel durumlarının tanımlanması.

Fotoelektrik sensörlerin temassız, hızlı yanıt veren ve güvenilir olması, endüstriyel otomasyon ve robotikte yaygın olarak kullanılmalarını sağlar.

Yeni fotonik cihazların, özellikle de CCD görüntü sensörlerinin sürekli olarak ortaya çıkması, fotoelektrik sensörlerin daha fazla uygulanması için yeni bir sayfa açmıştır.

3. Fiber Optik Sensörler ile Fotoelektrik Sensörler Arasındaki Farklar Nelerdir?

Hem fiber optik sensörler hem de fotoelektrik sensörler, üretim ölçümlerinde yaygın olarak kullanılan iki tipik sensör olarak hizmet vermektedir.

Aralarındaki farklar ilkeler ve uygulamalar açısından analiz edilecektir.

(i) İlkeler:

(1) Fotoelektrik Sensörler:

Bu sensörler algılama elemanları olarak fotoelektrik bileşenleri kullanır. Önce ölçülen değişiklikleri optik sinyallerdeki değişikliklere dönüştürürler, daha sonra optik sinyalleri elektrik sinyallerine dönüştürmek için fotoelektrik bileşenleri kullanırlar.

Fotoelektrik sensörler genellikle bir ışık kaynağı, bir optik yol ve fotoelektrik bileşenlerden oluşur.

(2) Fiber Optik Sensörler:

Bu sensörler ışığı bir kaynaktan optik fiberler aracılığıyla bir modülatöre iletir.

Ölçülecek parametreler modülasyon bölgesine giren ışıkla etkileşime girerek yoğunluk, dalga boyu, frekans, faz ve polarizasyon durumu gibi optik özelliklerde değişikliklere yol açar.

Bu, modüle edilmiş sinyal ışığı olarak adlandırılır. Optik fiberler aracılığıyla bir ışık dedektörüne iletildikten ve demodüle edildikten sonra ölçülen parametreler elde edilir.

(ii) Uygulamalar:

(1) Fotoelektrik Sensörlerin Uygulamaları:

Toz Bulanıklığı İzleme:

Çevrenin korunması için hayati önem taşıyan görevlerden biri de endüstriyel toz kirliliğinin önlenmesidir. Endüstriyel toz kirliliğini azaltmak için öncelikle yayılan toz miktarı belirlenmeli, böylece otomatik görüntüleme ve alarm limitlerinin aşılması için duman ve toz kaynakları izlenmelidir.

Baca gazının bulanıklığı, baca içindeki ışık geçirgenliğindeki değişim ile tespit edilir. Bulanıklık artarsa, ışık kaynağı tarafından yayılan ışık toz partikülleri tarafından daha fazla emilir ve kırılır, bu da dedektöre ulaşan ışığı azaltır.

Sonuç olarak, ışık dedektöründen gelen çıkış sinyal gücü baca bulanıklığındaki değişiklikleri yansıtabilir.

Fotosellerin Fotodeteksiyon ve Otomatik Kontrolde Kullanımı:

Fotodeteksiyon için kullanıldığında, bir fotoselin temel prensibi bir fotodiyoda benzer.

Ancak, temel yapıları ve üretim süreçleri tamamen aynı değildir.

Fotoseller çalışırken harici bir gerilime ihtiyaç duymazlar; yüksek fotoelektrik dönüşüm verimliliğine, geniş spektral aralığa, iyi frekans özelliklerine ve düşük gürültüye sahiptirler.

Bu nedenle, fotoelektrik okuma, optoelektronik kuplaj, optik ızgara aralığı, lazer kolimasyonu, film ses üretimi, UV ışık monitörleri ve gaz türbinleri için alev koruma cihazlarında yaygın olarak kullanılırlar.

(2) Fiber Optik Sensörlerin Uygulamaları:

Fiber optik sensörler yalıtkan kirliliği, manyetizma, ses, basınç, sıcaklık, ivme, jiroskoplar, yer değiştirme, sıvı seviyesi, tork, fotoakustik etkiler, akım ve gerinim gibi çeşitli fiziksel büyüklükleri ölçmek için kullanılmaktadır.