سنسور فیبر نوری
حسگر فیبر نوری یا سنسور فیبر نوری یک نوع حسگر فوتوالکتریک است که امکان تشخیص اشیاء در مکان‌های باریک را با انتقال نور از واحد تقویت کننده فیبر به واحد فیبر فراهم می‌کند. این حسگرها برای تشخیص اشیاء در محیط‌های سخت بسیار مناسب هستند و از ویژگی‌های برتر آنها می‌توان به مقاومت در برابر شرایط محیطی نامساعد و نصب آسان اشاره کرد.
ویژگی سنسور فیبر نوری
- تشخیص در مکان‌های باریک: قسمت حساس کوچک و کابل انعطاف‌پذیر فیبر امکان تشخیص اشیاء در مکان‌های باریک را فراهم می‌کند.
- مقاومت بالای محیطی: قسمت حساس فیبر بدون مدار الکتریکی است که باعث افزایش قابلیت اطمینان در شرایط محیطی سخت مانند دما، لرزش، شوک، آب و نویز الکتریکی می‌شود.
- نصب آسان: واحد فیبر را می‌توان نزدیک به شیء حساس نصب کرد که این امر امکان انتخاب آزادانه محل نصب واحد تقویت کننده فیبر را فراهم می‌کند.
- عدم محدودیت در نوع اشیاء حساس: این حسگرها براساس اصل قطع یا بازتاب نور عمل می‌کنند و می‌توانند تقریباً هر شیء‌ای را تشخیص دهند.
- زمان پاسخ سریع: به دلیل سرعت بالای نور و عدم انجام عملیات مکانیکی، زمان پاسخ این حسگرها بسیار سریع است.
- تشخیص بدون تماس: این ویژگی باعث کاهش احتمال آسیب به اشیاء حساس و حسگرها می‌شود و طول عمر حسگرها را افزایش می‌دهد.
- تشخیص رنگ: نرخ بازتاب یا جذب نور بر اساس طول موج نور منتشر شده و رنگ شیء متفاوت است که می‌توان از این ویژگی برای تشخیص رنگ‌ها استفاده کرد.
- تنظیم آسان: مدل‌هایی که نور مرئی منتشر می‌کنند، به دلیل قابل رویت بودن پرتو، امکان تنظیم آسان را فراهم می‌کنند.
اصول عملکرد سنسور فیبر نوری
خصوصیات نور
- انتشار خطی: نور هنگام عبور از هوا یا آب همیشه به صورت خطی منتشر می‌شود.
- شکست: شکست پدیده‌ای است که در آن نور هنگام عبور مورب از مرز دو محیط با شاخص شکست متفاوت، منحرف می‌شود.
- بازتاب: بازتاب نور شامل بازتاب منظم، بازتاب برگشتی و بازتاب پراکنده می‌شود.
- قطبش نور: نور می‌تواند به صورت امواجی که به صورت افقی و عمودی نوسان می‌کنند، نمایش داده شود. حسگرهای فیبر نوری معمولاً از LED به عنوان منبع نور استفاده می‌کنند که نور منتشر شده از آن به صورت غیرقطبیده است.
منابع نوری سنسور فیبر نوری
حسگرهای فوتوالکتریک بیشتر از نور پالسی استفاده می‌کنند که به طور مداوم در فواصل ثابت منتشر می‌شود.
ساختار و اصول سنسور فیبر نوری
واحد فیبر هیچ جزء الکتریکی ندارد و این امر باعث مقاومت بالای آن در برابر نویز و سایر تأثیرات محیطی می‌شود. فیبر نوری از یک هسته مرکزی با شاخص شکست بالا و پوششی با شاخص شکست پایین تشکیل شده است. وقتی نور وارد هسته می‌شود، با بازتاب داخلی کامل در مرز پوشش کمتر بازتابی هدایت می‌شود و به این ترتیب نور از طریق فیبر هدایت می‌شود.
انواع سنسور فیبر نوری
بر اساس روش حساسیت
- سنسور فیبر نوری عبوری: واحدهای فیبر فرستنده و گیرنده به صورت رو به روی هم نصب می‌شوند.
- سنسور فیبر نوری بازتابی: واحدهای فیبر فرستنده و گیرنده در یک محفظه نصب می‌شوند.
- سنسور فیبر نوری بازتابی برگشتی: واحدهای فیبر فرستنده و گیرنده در یک محفظه نصب می‌شوند و نور از طریق یک بازتابنده به گیرنده بازمی‌گردد.
- سنسور فیبر نوری بازتابی محدود: نور بازتابی فقط از اشیاء در یک فاصله خاص دریافت می‌شود.
بر اساس نوع کابل فیبر
- فیبرهای انعطاف‌پذیر: با شعاع خمشی کوچک برای استفاده آسان بدون کاهش شدت نور.
- فیبرهای استاندارد: با شعاع خمشی بزرگ برای استفاده در قطعات غیر متحرک.
- فیبرهای مقاوم به شکست: مقاوم به خم شدن‌های مکرر برای استفاده در قطعات متحرک.
کاربردهای حسگر فیبر نوری
سنسور فیبر نوری Fiber Optic Sensors در صنایع مختلفی از جمله اتوماسیون صنعتی، رباتیک، تولیدات دقیق، و سیستم‌های حفاظتی استفاده می‌شوند. این حسگرها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در محیط‌های صنعتی با شرایط سخت بسیار کارآمد هستند.
نتیجه‌گیری
سنسور فیبر نوری با ویژگی‌های منحصر به فرد خود مانند مقاومت در برابر شرایط محیطی نامساعد، نصب آسان و عدم محدودیت در تشخیص نوع اشیاء، به یکی از مهمترین ابزارها در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند. این حسگرها با توجه به اصول عملکرد و ساختار ساده خود، راه‌حلی کارآمد و مقرون به صرفه برای تشخیص دقیق اشیاء فراهم می‌کنند.