Was sind 바카라 꽁머니sensoren?
바카라 꽁머니sensoren werden verwendet, um Veränderungen von physikalischen, chemischen oder biologischen Parametern zu erkennen. Ihre einzigartige Kombination von vorteilhaften Eigenschaften hat dazu geführt, dass sie in so unterschiedlichen Bereichen wie der Strukturüberwachung, der Öl- und Gasförderung, der Umweltüberwachung und der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.
Ein바카라 꽁머니sensorist ein Gerät, das physikalische, chemische oder biologische Parameter misst, indem Veränderungen in durch eine optische 바카라 꽁머니 übertragenem Licht erkannt und gemessen werden. 바카라 꽁머니sensoren bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Sensortechnologien, darunter:
Langstreckenbetrieb |
Glas바카라 꽁머니sensoren können Signale über große Entfernungen ohne nennenswerte Signalverschlechterung oder -verluste übertragen. Dies ermöglicht den Einsatz an abgelegenen Orten oder zur Überwachung sehr großer Strukturen. |
Kompakt 바카라 꽁머니 leicht |
바카라 꽁머니optische Sensoren sind klein und leicht, sodass sie einfach zu installieren und leicht in eine Vielzahl von Systemen zu integrieren sind. |
Geringer Stromverbrauch |
Glas바카라 꽁머니sensoren benötigen nur sehr wenig Strom für den Betrieb. Dadurch sind sie ideal für abgelegene und tragbare Anwendungen, bei denen die Stromversorgung begrenzt ist. |
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Mehrere 바카라 꽁머니sensoren können auf einer einzigen 바카라 꽁머니 multiplexiert werden, sodass mehrere verschiedene Parameter gleichzeitig gemessen werden können. |
Hohe Geschwi바카라 꽁머니igkeit |
바카라 꽁머니sensoren bieten eine hohe Bandbreite und schnelle Reaktionszeiten, wodurch sie sich für dynamische Messungen und Echtzeit-Kontrollanwendungen eignen. |
Diese Kombination wünschenswerter Betriebseigenschaften zusammen mit dem breiten Spektrum an physikalischen Eigenschaften, die 바카라 꽁머니sensoren messen können, ermöglicht ihren Einsatz für eine Vielzahl von Aufgaben in ziemlich vielen verschiedenen Branchen und Anwendungen. Einige der wichtigsten davon sind:
- Strukturelle Gesundheitsüberwachung von zivilen und Luftfahrtstrukturen, wie Brücken, Dämmen, Gebäuden, Pipelines und Flugzeugen. 바카라 꽁머니 Sensoren können Schäden, Verformungen oder Vibrationen erkennen.
- Umweltsensorik, wie z. B. 바카라 꽁머니 Überwachung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck und der Konzentration verschiedener chemischer Stoffe in Luft oder Wasser.
- Medizinische Diagnostik, einschließlich 바카라 꽁머니 Messung von Blutzucker, Blutsauerstoff o바카라 꽁머니 pH-Werten in vivo.
- Industrielle Prozessüberwachung und -steuerung. 바카라 꽁머니s kann 바카라 꽁머니 Messung des Füllstands, des Durchflusses oder der Zusammensetzung von Flüssigkeiten oder Gasen in Rohren oder Reaktoren umfassen.
- Verteidigung und Sicherheit. 바카라 꽁머니sensoren können verwendet werden, um Eindringlinge, die Verschiebung von Objekten oder Strukturen oder seismische Aktivitäten in Grenz- oder Militäreinrichtungen zu erkennen.
Die Arten von 바카라 꽁머니sensoren, die derzeit verwendet werden, ihre Funktionsprinzipien und genauen Implementierungsmethoden sind so vielfältig wie die gerade aufgeführten Anwendungen. Im Grunde beruhen sie alle auf demselben Grundprinzip. Das heißt, Licht wird in eine optische 바카라 꽁머니 eingeleitet und breitet sich durch diese aus. Die physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften des Mediums, das die 바카라 꽁머니 umgibt, bewirken dann eine Veränderung des Lichts, die erkannt werden kann. Diese Veränderung kann in der Intensität, der Phase, der Wellenlänge oder dem Polarisationszustand des Lichts (oder einer Kombination davon) sowie in den Streueigenschaften der 바카라 꽁머니 selbst liegen. Es lohnt sich, jeden dieser Sensormechanismen im Detail zu untersuchen.
Wellenlängenbasierte 바카라 꽁머니
Wellenlängenbasierte Sensoren – insbesondere solche mit 바카라 꽁머니-Bragg-Gittern (FBGs) – gehören zu den beliebtesten und am häufigsten verwendeten Typen. Ein FBG ist eine periodische Modulation des Brechungsindexes des Kerns entlang der Achse der 바카라 꽁머니. Das FBG wird zum Zeitpunkt der Herstellung in die 바카라 꽁머니 „geschrieben“. Dieses periodische Muster erzeugt ein Bragg-Gitter, das einen bestimmten, kleinen Bereich von Wellenlängen reflektiert.
Eine Anwendung von FBGs ist die Herstellung eines „verteilten“ Sensors. Hier wird eine Reihe von FBGs – die jeweils eine etwas andere Wellenlänge reflektieren – an verschiedenen Stellen entlang einer einzigen 바카라 꽁머니 angebracht. Wenn das Licht die 바카라 꽁머니 durchläuft, reflektiert jedes FBG einen Teil zurück zur Quelle. Lokale Temperaturschwankungen oder mechanische Beanspruchungen in der Struktur verändern die Periode des nahegelegenen FBGs und verschieben somit die Wellenlänge, die es reflektiert. Die Messung dieser Wellenlängenverschiebung liefert also räumlich aufgelöste Informationen über die Dehnung und Temperatur entlang der 바카라 꽁머니. Ein solcher 바카라 꽁머니sensor kann in eine große Struktur, wie einen Damm oder eine Brücke, eingebettet werden.
Abbildung 1.Bei einem verteilten 바카라 꽁머니sensor reflektiert eine Reihe von FBGs entlang der 바카라 꽁머니 jeweils einen schmalen Bereich von Wellenlängen. Lokale Temperaturänderungen oder mechanische Belastungen verschieben die Spitzenwellenlänge eines nahegelegenen FBGs. Die Analyse der Wellenlängen des zurückgeworfenen Lichts zeigt, welcher Sensor gestört wurde und wie stark.
Wellenlängenbasierte 바카라 꽁머니sensoren bilden auch die Grundlage für eine Reihe von verschiedenen Arten von Biosensoren. Viele davon basieren auf der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR). Dabei wird eine dünne Metallschicht (in der Regel Gold) direkt auf die 바카라 꽁머니 oder manchmal auch auf eine externe Optik am Ausgangsende der 바카라 꽁머니 aufgebracht.
Nur eine ganz bestimmte Wellenlänge regt 바카라 꽁머니 Oszillation von Plasmonen an der Metall-바카라 꽁머니lektrikum-Grenzfläche an. 바카라 꽁머니se Resonanzwellenlänge wird weniger reflektiert als andere Wellenlängen. Sie ist sehr empfindlich gegenüber dem Brechungsindex der Metallschicht.
Um einen Biosensor herzustellen, wird 바카라 꽁머니 Metallschicht „funktionalisiert“. Das heißt, sie wird mit einem Biomolekül (oder sogar Bakterien) beschichtet, das bevorzugt an einen bestimmten Zielanalyten bindet oder 바카라 꽁머니sen aufnimmt. Wenn Analytmoleküle an 바카라 꽁머니 Sensoroberfläche binden, verändern sie deren Brechungsindex. Dadurch verschiebt sich 바카라 꽁머니 Wellenlänge der Resonanz. 바카라 꽁머니 Analyse der Wellenlänge des übertragenen Lichts liefert somit ein hochempfindliches Maß für 바카라 꽁머니 Konzentration des Zielmoleküls.
바카라 꽁머니-Biosensoren bieten mehrere Vorteile, darunter eine schnelle Messgeschwindigkeit und hohe Empfindlichkeit. Sie erfordern keine „Markierung“ des Analyten. Daher werden sie in zahlreichen medizinischen Diagnoseverfahren, in der biomedizinischen Forschung und Arzneimittelentwicklung und sogar in der Landwirtschaft und Lebensmittelverarbeitung eingesetzt.
Phasenbasierte 바카라 꽁머니
Bei den phasenbasierten Sensoren handelt es sich meist um 바카라 꽁머니optische Interferometer. Diese messen die Phasenverschiebung, die in einer optischen 바카라 꽁머니 oder einem externen optischen Hohlraum aufgrund einer Veränderung im umgebenden Medium entsteht. Es sind viele verschiedene Interferometer-Konfigurationen möglich. Die bekanntesten sind das Mach-Zehnder-, das Michelson- und das Fabry-Perot-Interferometer.
Genau wie bei ihren traditionellen Pendants im freien Raum teilen 바카라 꽁머니 Mach-Zehnder- und Michelson-Interferometer den Strahl in zwei Pfade auf – einen Referenzarm und einen Sensorarm. Nur der Messarm ist dem Signal ausgesetzt. Änderungen der physikalischen Länge oder des Brechungsindex innerhalb des Messarms verursachen eine relative Phasenverschiebung zwischen den Pfaden, 바카라 꽁머니 am Detektor ein Interferenzstreifenmuster erzeugen. 바카라 꽁머니ses liefert das Erkennungssignal.
Das Fabry-Perot-Interferometer verwendet die 바카라 꽁머니, um Licht in ein Etalon (zwei parallele, hochreflektierende Oberflächen, die durch einen Abstand getrennt sind) zu leiten, das sich am Messpunkt befindet. Variationen der optischen Weglänge innerhalb des Fabry-Perot-Resonators, die durch Vibration, Druck, Temperatur oder Brechungsindex (durch ein in den Resonator eintretendes Gas oder eine Flüssigkeit) verursacht werden, verändern das Interferenzstreifenmuster. Dieses Signal wandert durch die 바카라 꽁머니 zurück zum Ursprungspunkt, wo es erkannt wird. Diese Methode wird häufig zur Messung des Bohrlochdrucks in Gas- oder Ölpipelines oder zur Überwachung der Dehnung oder Temperatur von Verbundwerkstoffen verwendet.
Das바카라 꽁머니optische Gyroskopist ein weiterer Typ eines phasenbasierten 바카라 꽁머니sensors. In diesem Fall befindet sich die 바카라 꽁머니 in einer eng gewickelten Spule. Die Lichtquelle wird zunächst in zwei Strahlen aufgeteilt und dann in die gegenüberliegenden Enden der 바카라 꽁머니 eingekoppelt.
Wenn sich die Spule um ihre Achse dreht, werden die beiden Strahlen einer relativ zueinander wirkenden Phasenverschiebung ausgesetzt. Dies wird als Sagnac-Effekt bezeichnet. Bei Verlassen der 바카라 꽁머니 werden die beiden Strahlen wieder zusammengefasst. Jede Phasenverschiebung führt zu Interferenzstreifen im kombinierten Strahl. Dieses Muster wird vom Melder erfasst, um die Winkelgeschwindigkeit der Rotation zu bestimmen.
Polarisationsbasierte 바카라 꽁머니
Die meisten polarisationsbasierten Sensoren arbeiten, indem sie polarisiertes Licht in einem Winkel von 45° relativ zur Achse einer polarisationserhaltenden optischen 바카라 꽁머니 einleiten. Dann kann alles, was im zu testenden Gerät die Doppelbrechung der 바카라 꽁머니 beeinflusst – typischerweise Temperaturschwankungen oder mechanische Belastung – mit einem Polarisationsanalysator am Ausgang der 바카라 꽁머니 erkannt werden. Viele 바카라 꽁머니sensoren zur Strukturüberwachung sind polarisationsbasiert.
Polarisationsbasierte Sensoren können auch zur Erfassung von elektrischem Strom verwendet werden. Diese beruhen auf dem Faraday-Effekt, der in Gegenwart eines Magnetfeldes eine Drehung der Polarisationsebene des Lichts bewirkt. Damit können Sie das durch einen elektrischen Strom erzeugte Magnetfeld messen. 바카라 꽁머니stromsensoren bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Sensortypen, darunter schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, hohe Genauigkeit sowie geringe Größe und Gewicht.
Intensitätsbasierte 바카라 꽁머니
Intensitätsbasierte 바카라 꽁머니sensoren waren der erste Typ, der jemals entwickelt wurde. Sie sind auf eine Veränderung der durchgelassenen oder reflektierten Lichtintensität angewiesen, um eine Messung durchzuführen.
Ein einfacher intensitätsbasierter Sensor wird gebildet, indem eine 바카라 꽁머니 mit einer Biegung in eine Struktur oder eine mechanische Komponente eingebettet wird. Änderungen des Biegeradius beeinflussen den Lichtverlust durch die 바카라 꽁머니. Alles, was eine Dimensionsänderung des Objekts verursacht – Druck, Beschleunigung, Bewegung, Wärmeausdehnung – verformt die 바카라 꽁머니 und erzeugt ein Signal.
Eine andere Möglichkeit, eine Intensitätsänderung zu erzeugen, besteht darin, die interne Totalreflexion zu verhindern oder zu verringern, die die 바카라 꽁머니 zur Übertragung des Lichts benötigt. Normalerweise geschieht dies, wenn eine Brechungsindexänderung im umgebenden Medium mit dem evaneszenten Feld um den 바카라 꽁머니kern interagiert. Dabei wird in der Regel ein Teil der Ummantelung über eine bestimmte Länge der 바카라 꽁머니 entfernt, damit das evaneszente Feld in das die 바카라 꽁머니 umgebende Medium eindringen kann. Jede Änderung des Brechungsindexes dieses Mediums verändert dann die Übertragungseigenschaften der 바카라 꽁머니. Dies kann zur Messung von Flüssigkeitsständen oder als Gassensor verwendet werden.
Obwohl intensitätsbasierte Sensoren in der Regel einfacher und daher kosteneffizienter sind als andere Typen, werden sie aktuell nicht in großem Umfang eingesetzt. Das Problem ist, dass alles, was eine Änderung der optischen Leistung verursacht, eine Anzeige erzeugt. Ein Referenzsystem kann 바카라 꽁머니s zwar minimieren, aber es ist schwierig, Rauschen und fehlerhafte Messwerte 바카라 꽁머니ser Sensoren vollständig zu eliminieren.
Streuungsbasierte 바카라 꽁머니
Eine Vielzahl verschiedener Sensortechniken basiert auf Brillouin- und Raman-Streuung in einer optischen 바카라 꽁머니. Diese werden in Kombination mit der optischen Zeitbereichsreflektometrie (OTDR) verwendet.
Brillouin-Streuung entsteht durch 바카라 꽁머니 Wechselwirkung von Licht mit akustischen Moden in einem Medium. 바카라 꽁머니 Spitzenwellenlänge der Brillouin-Streuung ist stark vom Brechungsindex des Materials abhängig. Das macht sie empfindlich gegenüber Temperatur- oder Druckänderungen im umgebenden Medium.
Um einen Brillouin-basierten Sensor zu implementieren, wird ein Lichtimpuls durch die 바카라 꽁머니 gesendet. Das Spektrum des zurückgeworfenen Lichts wird kontinuierlich analysiert. Die Zeitverzögerung einer durch Brillouin-Streuung verursachten Verschiebung des Spektrums gibt an, wie weit entlang der 바카라 꽁머니 die Streuung aufgetreten ist und damit den Ort der Bedingung, die sie verursacht hat.
Raman-Streuung tritt auf, wenn Licht mit molekularen Schwingungen in der 바카라 꽁머니 interagiert. Das Raman-Signal hängt nur von der Temperatur ab. Die Raman-Sensorik wird ähnlich wie die Brillouin-Sensorik eingesetzt. Das heißt, ein Lichtimpuls wird durch die 바카라 꽁머니 geschickt und das Spektrum des zurückgeworfenen Lichts wird als Funktion der Zeit analysiert.
Der große Vorteil der auf Streuung basierenden Sensoren besteht darin, dass sie eine intrinsische Eigenschaft jeder Quarz바카라 꽁머니 nutzen. Das bedeutet, dass sie mit kosteneffizienten, handelsüblichen optischen 바카라 꽁머니n gebaut werden können. Außerdem können beide Streutechniken über sehr große Entfernungen – Dutzende von Kilometern – funktionieren. Das macht sie besonders nützlich für die Überwachung großer oder langer Strukturen.
Insgesamt eignen sich 바카라 꽁머니sensoren aufgrund ihrer vielfältigen Fähigkeiten und operativen Vorteile für eine Vielzahl von Anwendungen. Die kontinuierlichen Fortschritte in der Technologie werden ihre Verwendung in Bereichen wie der Überwachung von Bauwerken, der Öl- und Gasförderung, der biomedizinischen Sensorik, der Umweltüberwachung, der Überwachung industrieller Prozesse und vielen anderen Bereichen sicherlich noch verstärken.