راهنمای میدانی حسگرهای فیبر نوری

عنوان کتاب:

راهنمای میدانی حسگرهای فیبر نوری

نویسندگان: ویلیام اسپیلمان جونیور، اریک اود
مترجم: دکتر مصطفی تقی‌زاده
ناشر: کتیبه نوین
قطع کتاب: وزیری
شابک: ۹۷۸-۶۲۲-۳۰۷-۰۴۲-۶
تعداد صفحه: ۲۰۴

توضیحات

معرفی کتاب: مطالعه و تحقیق در رابطه با حسگر فیبر نوری از اواسط دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی، با معرفی انواع حسگرهای فیبر نوری چندمدی و آرایه‌های ترکیبی تداخل‌سنج‌های اولیه‌ی سایناک و ماخ‌زندر آغاز شد. این مطالعات هماهنگ، به ساخت حسگر فیبر نوری ژیرو ‌(چرخنده) و حسگر آکوستیکی در قالب دستگاه هیدروفون انجامید؛ امروزه ژیروهای فیبری در سامانه‌های ناوبری هواپیماها و فضاپیماها، از قبیل مریخ‌نوردهای روح و فرصت، مورداستفاده قرار گرفته‌اند. از این ژیروهای فیبری به منظور ناوبری دریایی و زمینی استفاده شده، و همچنین در روبات‌های چمن‌زن زمین‌های فوتبال، جاروبرقی‌های رباتیک، و در هلیکوپترهای کنترل از راه دور سمپاش، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. فناوری آکوستیک که در اصل برای نظارت بر زیردریایی‌ها توسعه یافته بود، امروزه در اکتشاف نفت و گاز و همچنین عملیات استخراج معادن مورداستفاده قرار گرفته است. در اواسط دهه‌ی ۱۹۸۰ میلادی، حوزه‌ی ساختارهای هوشمند فیبر نوری به عنوان روشی برای نظارت بر سلامت و یکپارچگی سازه‌ها در فرآیند تولید، در طول نصب و راه‌اندازی، و نهایتاً در طول عمر سازه پا به عرصه‌ی وجود گذاشت. حسگرهای توزیع‌شده مبتنی بر پراکندگی رامان و بریلوئن، برای نظارت بر حفظ و نگهداری سازه‌های بتنی عظیم، مانند سدها، و همچنین نظارت بر میدان‌ها و چاه‌های نفتی و خطوط لوله استفاده شده‌اند. پیشرفت‌های مداوم و کاهش هزینه‌های فن‌آوری فیبر نوری مرتبط با حسگرهای فیبری، کاربرد آن را در حوزه‌هایی که پیش از این به ذهن نمی‌رسید، امکان‌پذیر کرده است. انتظار می‌رود با پیدایش تکنیک‌های جدید، این روند ادامه یافته و فن‌آوری‌های قدیمی با کاربردهای جدید تطبیق پیدا کنند. در این راهنمای میدانی، انواع مختلف حسگرهای فیبر نوری که از دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی تاکنون و با موفقیت توسعه یافته‌اند، به‌تفصیل معرفی شده‌اند. امیدواریم مثال‌های ارائه‌شده، الهام‌بخشی برای خوانندگان به منظور ایده‌پردازی در ارتباط با حسگرها و کاربردهای جدید باشد. از جمله کاربردهای درحال‌توسعه فیبرهای نوری، به‌کارگیری آن‌ها در حسگرهایی است که برای سنجش و اندازه‌گیری استفاده می‌شوند. حسگر فیبر نوری، افزاره‌ای مبتنی بر فیبر است که برای تشخیص پارامترهای مختلفی مانند میدان‌های الکترومغناطیسی، دما، فشار، ارتعاشات، جابجایی، چرخش، جریان مایعات و گازها، اندازه‌گیری سطح مایعات و غلظت گونه‌های شیمیایی به کار برده می‌شود. از جمله مزایای حسگرهای فیبر نوری می‌توان به ایمنی نسبت به تداخل الکترومغناطیسی، حساسیت بسیار بالا، سنجش از راه دور، اندازه کوچک، وزن سبک و انعطاف‌پذیری، ضد انفجار بودن و استحکام و مقاومت در برابر محیط خارجی اشاره نمود. بسیاری از اجزای مرتبط با این فناوری، در راستای کاربردهای عملی حسگرها ارتقا یافته‌اند. از ابزارهای دقیق و دستگاه‌های مخصوص موردنیاز برای حسگر می‌توان به منبع نوری (اغلب لیزر تک فرکانس فیبر)، عنصر اصلی حسگر، آشکارساز نوری و دستگاه‌های پردازش پایانی (تجزیه‌وتحلیل طیف نوری، اسیلوسکوپ) اشاره کرد. در کتاب حاضر که توسط دو دانشمند برجسته تألیف شده است، اصول و مبانی فن‌آوری حسگر فیبر نوری موردبحث قرار گرفته و برای تبیین مفاهیم موجود، نمونه‌های کاربردی در دنیای واقعی ارائه شده‌اند. کتاب، علاوه بر مفاهیم اساسی لازم برای درک فناوری حسگرهای فیبر نوری، شامل فصل‌هایی است که در آن‌ها انواع حسگرها و تکنیک‌های به کار رفته در آن‌ها با جزییات نسبتاً کامل بیان شده‌اند. می‌توان گفت «راهنمای میدانی حسگرهای فیبر نوری» کامل‌ترین، جامع‌ترین و به‌روزترین مرجع در توسعه حسگرهای فیبر نوری است. در فرآیندهایی که نیاز به دقت بسیار بالا، بهره‌برداری قابل‌اطمینان از نتایج آزمایش و اشتراک‌گذاری اطلاعات است، استفاده از حسگرهای فیبر نوری می‌تواند بهترین انتخاب باشد. این کتاب می‌تواند مرجع بسیار خوبی برای تمامی مخاطبان اعم از دانشجویان، فارغ‌التحصیلان، مهندسان برق، مهندسان شیمی، مهندسان زیست پزشکی و مهندسان ناظر بر محیط‌زیست باشد.

کلید واژه‌ها: حسگر فیبر نوری چیست؟، چرا از حسگر فیبر نوری استفاده کنیم؟، نور به عنوان یک موج الکترومغناطیسی، مدولاسیون نور، نسبت سیگنال به نویز اپتیکی، هدایت، نمونه‌هایی از مکانیسم‌های ترانسدیوسر نوری، فیبرهای نوری و مدها، انواع فیبر نوری، دیود نورگسیل، لیزر دیود نیمه‌هادی، آشکارساز فوتودیود، آشکارساز فوتودیود بهمنی، حسگرهای رنگی، کانکتور‌ها و اتصال‌ها، عدسی‌ها و عدسی‌های GRIN، تیغه‌های موج، قطبنده‌ها، توری‌های پراش، توری‌های براگ فیبری، مدولاتورها، انتخاب ترنسدیوسر و مشخصات، انتخاب کمپوننت، نظریه حسگر FTIR، هیدروفون FTIR، حسگر سطح سیالات FTIR، نظریهی حسگر خمیدگی میکرو، حسگر فشار خمیدگی میکرو، نظریه حسگر خمیدگی ماکرو، حسگر فشار خمیدگی ماکرو، نظریه حسگر دامنه مدی، حسگر ارتعاش دامنه مدی، تئوری کوپل کردن فیبر هم خط، حسگر فشار کوپلاژ فیبر، نظریه قطبش، حسگر دوران قطبش، نظریه حسگر فوتوالاستیک، سنجش فشار فوتوالاستیکی و سنجش آکوستیکی، نظریه توری پراش، حسگر دوران توری پراش، نظریه توری شلایرین، حسگر آکوستیکی و حسگر جابه‌جایی شلایرین، نظریه حسگر توری چیرپ‌شده، حسگر جابجایی توری چیرپ‌شده، نظریه حسگر مگنتواپتیکی، حسگر سرعت مگنتواپتیکی، نظریه بازتاب سنجی اپتیکی در حوزه‌ی زمان، آشکارساز سرعت جبهه موج اپتیکی در حوزه زمان، نظریه موج محوشونده (ناپایدار) ، حسگر شیمیایی موج محوشونده (ناپایدار)، تداخل‌سنج‌های‌ تک‌مد، تداخل‌سنج‌های‌ ماخ‌زندر، هیدروفون ماخ‌زندر، هندسه‌های ترانسدیوسر ماخ‌زندر، تداخل‌سنج مایکلسون، نظریه‌ی سایناک، حسگر دوران سایناک/ ژیروی فیبر نوری، حسگر آکوستیکی سایناک، توری براگ برای کرنش عرضی، توری براگ برای حسگر فشار، مالتی‌پلکس تقسیم زمان، مالتی‌پلکس تقسیم طول‌موج، بازتاب سنجی اپتیکی در حوزه‌ی فرکانس، حسگر توزیع‌شده رامان، حسگر توزیع‌شده بریلوئن، قابلیت‌های حسگر توزیع‌شده بریلوئن، حسگر توزیع‌شده سایناک، حسگر توزیع‌شده ماخ‌زندر- سایناک، سیستم مخابرات امن سایناک، سیستم حسگر کرنش با همدوسی پایین، کاربرد در سازه‌های عمرانی، حسگر خمیدگی میکروی ارزیابی آسیب، حسگرهای موقعیت مکانی، تخت هوشمند، سنجش شکل کاتتر، سنجش میزان تابش، حسگرهای مجاورتی فیبر، کاربردهای نفت و گاز، تصویربرداری کرنش و نظارت بر مواد کامپوزیتی، فیبرهای نوری پلاستیکی، اپتیک مجتمع، چشمه‌های نور فیبری، فیبرهای نوری نگه‌دارنده قطبش، پادقطبنده فیبری،حکاکی و شکستن فیبر به صورت دستی،استفاده از اپوکسی بسپارش UV