ایپلی کیشنز اور فائبر آپٹک سینسروں کی اصلاح

ایپلی کیشنز اور فائبر آپٹک سینسر کی کارکردگی

پس منظر
گزشتہ دہائیوں میں، فائبر آپٹک ٹیکنالوجی نے ٹیلی کمیونیکیشنز کی صنعت میں انقلاب کی ہے، جس میں اعلی صلاحیت، لمبی فاصلے پر مواصلات اور نیٹ ورکنگ کو کم قیمت پر خرچ کرنے میں مدد ملی ہے. فائبر آپٹکس نے متعدد دیگر ایپلی کیشنز میں بھی اہم کردار ادا کیا ہے: ان کو صحت سے متعلق نشان اور کاٹنے کے لئے روشنی فراہم کرنے کے لئے استعمال کیا گیا ہے. ایک عملی، اعلی طاقت، اعلی قابلیت لیزر ذریعہ؛ امیجنگ کے نظام کے لئے؛ اور قابل رسائی جگہوں میں روشنی فراہم کرنے کے لئے ایک وسیلہ کے طور پر- قابل اعتراض ذائقہ کے مصنوعی کرسمس کے درختوں کے بارے میں ذکر نہیں کرنا پڑا (جس میں تہذیب سے تہذیب کے موسم کے دوران ہماری لیب میں شائع ہوا ہے).

ٹیلی کام کی صنعت میں اس سے پہلے فائبر آپٹکس نے اسے بڑا بنا دیا، فیکٹری آپٹک ٹیکنالوجی صنعتی اور ماحولیاتی سینسنگ کے شعبوں میں وعدہ ظاہر کررہا تھا. تحقیق کے فیصلے اب محفوظ، عین مطابق ریشہ کی بنیاد پر ماپنے آلات میں ترجمہ کیے جا رہے ہیں، بشمول گروسروپیس، درجہ حرارت کی تحقیقات، ہائیڈرو فونز اور کیمیائی مانیٹر. درحقیقت، فائبر آپٹک سینسر صنعتی آوروں اور فضلہ سے متعلق نظام کو ریل ویز، سرنگوں اور پلوں سے ہر جگہ ایپلی کیشنز تلاش کر رہے ہیں.

فائبر سینسنگ- صنعتی اور ماحولیاتی سینسنگ ایپلی کیشنز کے لئے فائبر آپٹکس کا استعمال- اس ورسٹائل ٹیکنالوجی کے لئے ایک اور دلچسپ ترقیاتی علاقہ ہے. مثال کے طور پر، سینسنگ کے وسیع فیلڈ کے اندر صرف ایک نظم و ضبط ہے جس میں کانفرنسوں کی اپنی طاقتور سیریز ہے. ان ملاقاتوں میں، محققین نے ممکنہ تکنیکوں کا ذکر کیا ہے کہ خون کی شکر کی سطحوں میں سے ہر ایک کو کشش ثقل لہروں میں ماپنے کے لۓ. کچھ نظریات سینسر ٹیکنالوجی کے اعلی مسابقتی بازار میں لیبارٹری سے چھلانگ بنا چکے ہیں. ایپلی کیشنز کو سنبھالنے کے لئے فائبر آپٹکس کا استعمال دراصل مواصلاتی نیٹ ورکوں میں اپنے ایپلی کیشنز کی پیشکش کرتا ہے. یہ 1960 کی دہائی کے وسط میں، "فوٹوک" سینسر کی بنڈل کی بنیاد پر آلہ بناتا ہے جو خاص طور پر مشین کے آلے کی صنعت میں فاصلے اور بے گھر ہونے کا اندازہ کرتا ہے. اگرچہ فتوٹو ایک مختصر کیریئر کے ساتھ نامکمل ٹیکنالوجی تھی، سینسر کے پیچھے خیال ریسرچ برادری کی تخیل پر قبضہ کر لیا.

فائبر آپٹک سینسر کا تعارف

میکانزم
بنیادی میکانیزم آسان ہے (ذیل میں درج ذیل میں دکھایا گیا ہے): فیڈ روشنی ایک نظری فائبر میں؛ دلچسپی کے پیرامیٹر کے ساتھ اس بات چیت کے مطابق ماڈیولر روشنی کا بندوبست؛ اور پھر نگرانی کے نقطہ نظر میں ماڈیولر روشنی کو منتقل کریں. ہر مرحلے میں خاص طور پر جانے کے مختلف طریقوں ہیں، یہ نقطہ نظر روشنی کو بہتر بنانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے لیکن یہ ٹیکنالوجی کا مرکز ہے.

فوائد
فائبر آپٹک سینسر دیگر سینسنگ کی تکنیکوں پر بہت سے فوائد پیش کرتے ہیں. شاید سب سے اہم بات یہ ہے کہ یہ سینسر برقی مقناطیسی پٹپ پر مدافعتی ہیں اور لمبی فاصلے تک کبھی کبھار کلومیٹر تک توسیع کے لئے ریشہ روابط کے ذریعہ رسائی حاصل کی جاسکتی ہے. خطرناک ماحول میں ریشہ بھی اندرونی محفوظ ہیں. اس کے علاوہ، وہ کیمیکل طور پر غیر فعال ہیں، چھوٹے جسمانی طول و عرض ہیں، اور میکانی طور پر آپریشنل ماحول کے میزبان کے ساتھ ہم آہنگ ہیں.

خرابیاں
ناگزیر طور پر، یہ سینسر بھی خرابیاں ہیں. اعداد و شمار کی تشریح بعض ایپلی کیشنز کے ساتھ مشکل ہے، مثال کے طور پر، اور صارف کے اعتماد کو فروغ دینے اور ریگولیٹری کی منظوری ایک طویل عمل ہوسکتی ہے. اعلی بینڈوڈتھ مواصلات کے برعکس، جہاں ریشہ اپٹکس غیر معتبر لیڈ ٹیکنالوجی ہے، سینسنگ کے میدان میں دستیاب دیگر اختیارات موجود ہیں؛ ریشہ آپٹکس شاید ہی کم از کم واضح انتخاب ہے- اگرچہ یہ بہت اچھا ہو سکتا ہے.

فنکشن اور ایپلی کیشنز
فائبر آپٹک سینسر خاص طور پر ورسٹائل ہوتے ہیں جب ماحولیاتی حساس مداخلت کی بنیاد پر جو فائبر فن تعمیر کا استعمال کرتے ہیں یا رنگائ کی ویو پاور کے حساس رویے کی نگرانی کرتے ہیں. سابق قسم میں متحرک دباؤ کے شعبوں کو ماپنے کے لئے interferometers (مثال کے طور پر ہائیڈرو فونز اور جیوفونز، اور گردش کے لئے Sagnac انٹرفراومیٹر شامل ہیں؛ بعد میں تقریبا سب کچھ سپیکٹروپوک پر مشتمل ہے، جس میں سینسر سمیت انٹرمیڈیٹ ری ایجنٹ (مثال کے طور پر، ایک ایسڈ / الکالی اشارے) کی بنیاد پر سینسر بھی شامل ہیں -اس کے مطابق گیسوں، مائعوں اور سلفوں میں براہ راست سپیکٹروپوک پیمائش کے طور پر کہا جاتا ہے. اس قسم میں ماحولیاتی طور پر سنجیدگی سے نشان زد فلٹر بھی شامل ہیں، جن میں سے فائبر برگ گرائنٹنگ (ایف بی جی) اب تک سب سے زیادہ مشہور ہے.

ایک بہت اہم لیکن بہت کم واضح ماڈیولین میکانزم واقعہ روشنی کے علاوہ غیر لچکدار تعاملات، ریشہ کے مواد اور ریشہ کے ارد گرد کے ماحول میں شامل ہوتا ہے. یہ بات چیت، جس میں رامان اور بریلؤن بکھرنے والے سب سے اہم ہیں، خصوصیت غیر لائنر تبدیلیوں کو اگلے اور اہم، پسماندہ ہدایات دونوں میں ریشہ کے ساتھ روشنی کے پروپیگنڈے کے سپیکٹرا میں پیدا کرتے ہیں. درحقیقت، ممکنہ طور پر بیککرٹرنگ پیدا کرنے کے لئے نظری ریشوں کی صلاحیت ایپلی کیشنز سینسنگ کرنے کے لئے نئے امکانات کو کھولتا ہے. سینسر سسٹم جو لانچ اور تابکاری سے متعلق تابکاری کی واپسی کے درمیان وقت کی تاخیر کی پیمائش کر سکتی ہے، فائبر کے ساتھ ماحول کی تحقیقات کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے. یہ نام نہاد تقسیم سینسر کی تکنیک فائبر آپٹک ٹیکنالوجی کے لئے منفرد ہیں.

تقسیم شدہ سینسر بہت لمبا بات چیت کی لمبائی کے دوران کشیدگی اور درجہ حرارت کی پیمائش کو سہولت فراہم کرتا ہے - کئی دہائی کلو میٹر. اس کے علاوہ، شروع کردہ روشنی پر عارضی پروسیسنگ ماڈیولول پر منحصر ہے، کشیدگی یا درجہ حرارت کا میدان 1 میٹر کے حکم پر، یا کچھ نظاموں میں بھی کم سے زیادہ مناسب گیج لمبائی کے مقابلے میں زیادہ سے زیادہ کے ساتھ حل کیا جاسکتا ہے. اسی طرح، فائبر آپٹک سینسر آسانی سے نقطہ پیمائش کے آلات کے arrays کے multiplexed ترتیب میں ترتیب دیا جا سکتا ہے. نیٹ ورک کو توانائی دینے کے لئے ہر آلہ کو صرف ایک نظری ذریعہ کی ضرورت ہوتی ہے. عام طور پر چند سو تحقیقات پوائنٹس سے زیادہ کثیر مقصدی کی صلاحیت یہ ہے کہ فائبر آپٹک سینسر کا ایک اور خاص خصوصیت ہے.

پریکٹس میں فائبر آپٹک سینسر
سینسنگ کا شعبہ بے نظیر تکنالوجیوں کے ساتھ ہے جو ماہر ایپلی کیشنز سے خطاب کرتے ہیں، اور ریشہ سینسنگ کوئی استثناء نہیں ہے. یہاں تک کہ جب ایک ہی نوعیت کی ٹیکنالوجی کسی حد تک ضروریات کو حل کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے، مخصوص اطلاق اور درستگی، استحکام، قرارداد، مینوفیکچرنگ حجم اور دیگر متضاد پیرامیٹرز کی میزبانی کے مطابق انفرادی آلات بہت مختلف ہوتی ہے.

تقسیم درجہ حرارت سینسنگ
کئی دہائیوں سے پہلے، ریم ڈسٹریبیوٹائڈ درجہ حرارت سینسنگ (ڈی ایس ایس) تحقیقات فائبر سینسنگ کے مطابق پروٹوٹائپ سسٹم کے طور پر سامنے آیا (نیچے دی گئی اعداد و شمار میں ڈی ٹی ایس تصور دکھایا گیا ہے). یہ تحقیق 1 ℃ کی درستگی کے ساتھ درجہ حرارت پروفائلز کی پیمائش اور 1 میٹر یا اس کی لمبائی کی لمبائی پر دوبارہ repabilityability اور ایک منٹ کے حکم پر پیمائش کے اوقات میں دس کلومیٹر کلومیٹر لمبائی کی پیمائش کرنے کے قابل ہے. ڈی ٹی ٹی سرنگوں اور پائپ لائنوں میں درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی پیمائش کے لئے ایک طاقتور آلہ ہے. بہت سے نظام اب زیر زمین ریلوے، ہائی وے سرنگوں اور بڑے صنعتی آئنوں میں نصب ہیں. دوسرے نظاموں کو بڑے برقی مشینری میں رکھا گیا ہے، جو غلطی کے حالات کے تحت زیادہ سے زیادہ استعمال کرنے کے قابل ہوسکتا ہے.

ڈی ٹی ایس کے پرنسپل فائدہ یہ ہے کہ یہ ٹیکنالوجی تھرکوز کے کئی ہزاروں کے برابر ہے، جس میں ایک وسیع پیمانے پر پیمائش کے ڈھانچے کے ساتھ 1 میٹر وقفے پر رکھا جاتا ہے. دیگر درجہ حرارت سینسنگ نظام کے ساتھ، بجلی کی وائرنگ، نیٹ ورکنگ اور بجلی کی فراہمی غیر معمولی ہوسکتی ہے، خاص طور پر ایسے علاقوں میں جہاں اندرونی حفاظت ضروری ہو. تاہم، ڈی ٹی ایس کے ساتھ، صارف صرف فائبر کو باہر نکال کر اسے محفوظ جگہ میں منسلک کرسکتے ہیں. متعدد ایکسچینج نیٹ ورک بھی ممکنہ طور پر بہت اہم ہیں، اگرچہ انہوں نے ڈی ٹی ایس کی طرف سے لطف اندوز ہونے والی تجارتی جگہ کو ابھی تک قائم نہیں کیا ہے. ایک ریشہ کی لمبائی میں لکھے گئے ایف بی جی کے نیٹ ورک بڑے پیمانے پر وزن اور حالت کی نگرانی کے لئے کشیدگی اور / یا درجہ حرارت سینسر کی arrays کے طور پر، خاص طور پر کاربن فائبر مرکب جامع ڈھانچے میں کی گئی ہے. اکثر "سمارٹ ڈھانچے" کے طور پر ڈوب گئے، سینسر کے ان arrays کے ہوائی جہاز اور پلوں جیسے ڈھانچے سے آپریشنل ڈیٹا جمع کرنے میں مدد ملتی ہے.

اصول میں، یہ اعداد و شمار دلچسپی کی ساخت کی سالمیت کا تعین کرنے کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے. لیکن عملی طور پر، یہ مشکل کے ساتھ بھرا ہوا ہے. یقینی طور پر محققین اور انجینئرز وسیع اعداد و شمار جمع کر سکتے ہیں، لیکن ان اعداد و شمار کی وضاحت کس طرح کافی بحث کا موضوع ہے. مقصد ساختار سالمیت کے قابل اعتماد اشارے کو مسترد کرنا ہے. تاہم، ترقی یافتہ صارف کا اعتماد اور ریگولیٹری قبولیت ایک طویل عمل ہے. متعدد نظام کے نظام کے لئے ماحولیاتی نگرانی ابھی تک ایک اور ممکنہ درخواست ہے. زمین کی کھدائی سائٹ میں میتھین گیس کی نسل سائٹ کی حفاظت اور دونوں کے درمیان موجود ہونے والے ایرروبک مسمار کرنے کے عمل کی ترقی کا اہم اشارہ ہے. 10 کلومیٹر کے حکم پر طول و عرض کے ساتھ ایک سائٹ پر میتین گیس کی تزئین کی نگرانی کرنے والی ایک پیمائش کا نظام مسلسل تشخیص کا فائدہ فراہم کرتا ہے اور نتیجے میں بہتر آپریشن، خاص طور پر جب میتھین ایک انتہائی فعال گرین ہاؤس گیس کا استعمال کئی میگاواٹ بجلی پیدا کرنے کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے. طاقت.

اس ایپلیکیشن کو ھدف کرنے والے فائبر آپٹکس کے نظام کا بہت بڑا وعدہ دکھایا گیا ہے. وہ چھوٹے جذباتی خلیوں پر مبنی ہیں جو واحد موڈ فائبر روابط استعمال کرتے ہیں. جیسا کہ ماحولیاتی قواعد سخت ہوتے ہیں، اس طرح کے نظام کو ضائع کرنے کے عمل کو نگرانی کے لۓ ممکنہ طور پر مخصوص ٹیکنالوجی پیش کرتا ہے. اس نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے، متعدد لیزر ذریعہ سے 200 سے زائد سینسروں کو پتہ چلانے کے متعدد سیسٹم سسٹم ممکن ہیں. تاہم، جیسا کہ FBG سینسر arrays کو روکنے کے لئے، ان نظاموں کو حاصل کرنے والے تمام اعداد و شمار کے ساتھ کیا کرنے کا سوال خراب ہے. اس کے علاوہ، اس نظام کو ممکنہ طور پر ماحولیاتی قوانین اور ریگولیٹری معیار میں شامل کرنا ایک وقت سازی کا عمل ہے.

فائبر آپٹک گروسروپ
ایسے علاقوں میں موجود ہیں جن میں فائبر آپٹک سینسر اپنے آپ کو قدرتی انتخاب کے طور پر قائم کرنے کے لئے شروع کر چکے ہیں. وہ ہائیڈرو فونز اور جیوفونز کے طور پر انتہائی متعدد مسابقتی گرفتاریوں میں ایک سے زیادہ ملحقہ گرفت میں ہیں. ایک انفرادی سینسر عنصر کے طور پر، فائبر آپٹک گراوسکوپ سب سے زیادہ کامیاب ہے. (ذیل میں اعداد و شمار میں ایک فائبر آپٹک گریروکوپ دکھایا گیا ہے.)

جراثیم کی جگہ انٹریال خلائی میں گردش کی پیمائش؛ وہ نیویگیشن اور پوزیشننگ کے نظام میں ضروری آلات ہیں اور استحکام کے سازوسامان میں بڑے پیمانے پر جہاز اور بحری جہازوں میں استعمال کیا جاتا ہے. ریشہ آپٹک جروسوپپ سوجنک انٹرفرمیٹر کے فائیبر آپٹک کی تشخیص پر مبنی ہے جسے تقریبا ایک صدی قبل پہلے دکھایا گیا تھا. Sagnac انٹرفروفر کے پیچھے خیال سادہ ہے. روشنی ایک فاڑ کے ارد گرد کے دو اطراف میں بیم splitter سے شروع کیا جاتا ہے اور لوپ گھوم دیا جاتا ہے. جبکہ روشنی بائیں سپلٹر کے راستے میں لوپ میں ہے، بیم splitter کے سمت کے خلاف گھومنے والی روشنی کے مقابلے میں بیم splitter کے طور پر ایک ہی سمت میں گھومنے والی روشنی ایک چھوٹا سا دور ہے. نتیجے میں، بیم splitter میں واپس آنے والے دو ہدایات میں گھومنے والی روشنی کے درمیان ایک چھوٹا سا وقت کی تاخیر ہے. اس بار تاخیر ایک نظریاتی مرحلے کے طور پر interferometrically ماپا جا سکتا ہے.

فائبر آپٹک فارم میں اس تصور کا احساس کچھ خوبصورت نظریات اور محتاط انجینئرنگ کی ضرورت ہے. کوشش کے ایک دہائی کے بارے میں بہت زیادہ وشوسنییتا کے ساتھ انتہائی عارضی گھومنے والی پیمائش کا سامان پیدا ہوا ہے. یہ انحصار اس حقیقت میں واقع ہے کہ، میکانی جراثیمپ (یا انگوٹی لیزر نظام بھی، جس کی وجہ سے Sagnac اثر پر مبنی ہے) کے برعکس، فائبر آپٹک گروسروپیس میں کوئی میکانی منتقل حصوں نہیں ہے. اس کے علاوہ، فائبر آپٹک گروسوکیپ کا پیمانہ عنصر میکانی تیز رفتار سے زیادہ مستحکم ہے، اس کے مقابلے میں زیادہ مستحکم مکینیکل سپننگ والی پہلو ٹیکنالوجی ہے. اس کے علاوہ، فائبر آپٹک جراسکوپ مختلف ورژن کے میزبان میں ترتیب دیا جا سکتا ہے جس میں درستگی، زندگی زندگی اور ماحولیاتی رواداری کے لحاظ سے متنوع ضروریات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے. کئی سو ہزار فائبر آپٹک گروسروپیس ہر سال تیار اور فروخت کر رہے ہیں.

ایک اور کامیاب فائبر آپٹک سینسر جس نے سول انجینرنگ میں وسیع پیمانے پر درخواست ملائی ہے، سوف ( صوتیاتی ریشہ کا استعمال کرتے ہوئے مانیٹرنگ ڈھانچے کے لئے فرانسیسی فراموش ) ہے. یہ سفید ہلکا ریشہ مائیکلسن انٹرفرومرو میٹر گیس کی لمبائی سے زیادہ لمبائی میٹر پر ایک صحت سے متعلق توسیع کے مترادف کے طور پر کام کرتا ہے، طویل مدتی استحکام اور مائکرون میں ماپا جاتا ہے.

حوصلہ افزائی بریلؤن بکھرنے والی تقسیم کشیدگی کی پیمائش کے لئے استعمال کیا گیا ہے، خاص طور پر زلزلے سے متاثرہ علاقوں میں انسٹال فائبر آپٹک مواصلاتی کیبلز. حیاتیاتی نظام میں، ویو سسٹم میں کامیابی - انسانوں میں گیسٹرک رس کا اندازہ کرنے کے لئے، مثال کے طور پر - مفید تشخیصی اوزار کے طور پر قائم کیا گیا ہے. بہت سے دوسرے ہیں.

فائبر آپٹک سینسر کا مستقبل
فائبر آپٹک سینسر مسلسل جاری رہے. فوٹوونکس کے دوسرے شعبوں میں، محققین نئی ٹیکنالوجیوں کو سینسنگ اور سازوسامان کے سیاق و نسب میں متوقع ہونے کے بارے میں حوصلہ افزائی دیتے ہیں. Photonic کرسٹل اور فوٹو کاک کرسٹل ریشوں کو دلچسپ نظر آتا ہے- اگرچہ محققین نے یہ ممکنہ طور پر ان امکانات کو تفسیر کرنے کے لئے شروع کیا ہے کہ کچھ امکانات کے مطابق کسی بھی آرتھوگونول سینسر سسٹم کے ماحول میں. فائبر آپٹک ٹیکنالوجی کی بنیاد پر ہائی پاور لیزرز کو خاص طور پر مواد کے جدید غیر لینکس کی خاصیت کو فعال بناتا ہے. فائبر آپٹک ٹاپ مائکروسکوپی، یا یہاں تک کہ نانوسکوک، پیمانے پر ڈھانچے کی جانچ کرنے کے لئے تحقیق کے طور پر کوئی شک نہیں آئے گا.

کمپیوٹنگ میں جدید اور ڈیٹا ہینڈلنگ کی صلاحیت کی دستیابی بھی اسی سینسر کے بڑے arrays سے اعداد و شمار کی تشریح اور تکمیل سینسر کے مفید مجموعہ کی قیادت میں ہماری مدد میں مدد ملے گی. آپٹیکل مائکرو الیکٹومونیکی نظام کے ساتھ بھی مواقع موجود ہیں، اگرچہ ان کے پاس ابھی تک فائبر پر مبنی سینسر ٹیکنالوجی نہیں ہے. فائبر آپٹک سینسر کی ٹیکنالوجی کا معاوضہ، آہستہ آہستہ لیکن مسلسل طور پر توسیع جاری رکھے گا. متوازی طور پر، ریسرچ کمیونٹی نئے آلات کی تحقیقات رکھے گی اور انہیں لاگو کرنے کے مواقع تلاش کریں گے.