2005年4月12日
科学家开发出了一种新型的传感器可以生存的压力和热量和令人难以置信的水平帮助研究人员找出如何使建筑能够生存的巨大爆炸。
朱利安·琼斯教授赫瑞瓦特大学,将揭示下一代传感设备物理研究所物理会议2005年沃里克,预示着新的测量范围和安全应用程序。
三个新类型的传感器使用新型的光纤应对环境的变化。他们可以监视blast-waves烈性炸药、结构安全隧道、桥梁和建筑物,在飞机关键部件弯曲,恶化武器储备。
大多数现代传感器是电子和工作原理,温度、压力或压力会影响传感器的电气行为。通常,计算机测量这些变化产生一个数字读出。但电子传感器可以不切实际的、不可靠的,甚至是危险的在错误的条件下使用时。他们在爆炸性环境中是不安全的,许多医疗应用程序,并且容易在强电磁场干扰,如电厂、或磁共振成像。光纤的替代品,它与光而不是电,吸引了严重的利益,开始电子监视数据无法被测量。
光纤在通信技术中,所扮演的角色为基础的电话系统和互联网,是众所周知的。更熟悉的是成长的光纤传感器在同一时间。测量装置可以构建出一双这些纤维,一个测量,另一个作为参考。光束沿着纤维,是反映在最后,回到一开始合并在一起。这产生干涉图样像边缘形成的褶皱窗帘在两个净时,精确模式取决于距离的差异,两束旅行。如果“测量”的路径长度纤维不同,即使是一毫米的10/1000000,可以计算模式变化和长度变化。这种技术被称为干涉法,并已使用多年的精密测量物理实验室。但光纤可以采取干涉走出实验室获得其生活在真实的世界。
近年来,这种光纤传感器被用来测量飞机翅膀的应变和检测运动在桥梁和水坝等大型土木工程项目,基于相同的光纤将被发现在现代光通信系统。但是今天琼斯教授描述了一些非常不同的纤维,定制设计为特定的感知任务和有前途的一系列全新的高精度传感器。
第一个特殊的纤维有多个核心——不是一个有用的发展光通信,但适合衡量一些变化在短距离,通过比较相邻核之间的区别。一个简单但非常有用的应用程序,是衡量一个结构弯曲,在纤维的一边延伸超过其他。
琼斯教授解释了特殊的“光栅”可以刻有激光束沿纤维长度,生产镜子调整只是一种颜色的光。这样做之后,他可以发送白光光纤,每个组件的颜色将反映在不同的光栅。“综上所述,”琼斯教授解释道,“这个告诉你的确切位置纤维弯曲,多少,和方向。这足以测量压力的翅膀或桅杆仅仅是利用光线来自一个玻璃纤维。”Previously, such a measurement would have required hundreds or even thousands of electrical sensors. The new sensors are already being developed in collaboration with NASA to monitor flexible aerodynamic wings and, closer to home, for safety monitoring of tunnels by measuring changes in their shape.
第二个类的专业纤维塑料制成的。玻璃纤维有其限制,和光学应变仪可以在更多的情况下如果只有纤维更有弹性。现代塑料和复合结构非常适合节省重量,但需要监控的过度压力。对于这个应用程序,塑料纤维是理想的,但是直到现在他们足够苗条的干涉。
第三,在通信的情况下纤维仍是最好的,科学家可以使他们更加多才多艺通过构造微小结构技巧。在这样一个例子,他们使用一个强大的激光钻一个洞就四舍五入结束一毫米宽的纤维,然后盖一个轻量级的膜。“这些微型世界上可能是反应最快的压力传感器,”琼斯教授解释道。”,他们是如此强大,我们将使用他们来测量爆炸波。在当前气候的恐怖威胁的增加,对技术有很大的需求,这可能有助于设计防炸弹的建筑”。
琼斯教授认为,光纤传感器是变得越来越有用,与应用程序在发电、空中和海上导航系统,在食品安全和药品。这种技术的传播从实验室到日常使用才刚刚开始。
朱利安·琼斯教授教授工程光学、工程与物理科学学院赫瑞瓦特大学。欧洲杯线上买球
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