반사 광섬유 프로브광섬유 센서에서 신호를 수신하는 데 사용되는 핵심 부품으로서 오늘날 산업 검사, 의료 진단 및 과학 연구 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.이는 비접촉, 고감도, 전자기교란에 저항하는 등 독특한 우세로 위치이동, 형상, 온도 나아가서는 생물조직의 특성 등 여러가지 물리량에 대한 정확한 측정을 실현하였다.본고는 반사 광섬유 프로브의 작업 원리, 핵심 구조, 기술 발전과 그 광범위한 응용 장면을 깊이 있게 분석하고자 한다.

1. 핵심작업원리: 광강변조에 기초한 정밀감지

광원 기반 내부 반사 및 강도 변조그 전형적인 시스템은 광원, 발사 광섬유, 프로브, 반사면 (측정된 물체) 및 광전 탐지기로 구성되어 있다.

작업 흐름은 광원에서 나오는 빛이 결합하여 광섬유를 발사하고, 광섬유를 전송한 후 그 끝에서 발사되어 측정된 물체의 반사면에 비친다.반사광은 수신 광섬유에 의해 포착되어 광전 탐지기로 전송되어 전기 신호로 변환됩니다.최종 출력의 신호 강도는 프로브 끝에서 반사면까지의 거리와 특정한 함수 관계를 가진다.빛의 강도 변화를 정확하게 측정함으로써 측정된 목표의 변위, 표면 상태 등의 정보를 반출시킬 수 있다.

연구에 따르면 출력 특성 곡선은 일반적으로 전면 및 피크 및 후면 세 영역으로 나눌 수 있습니다.전 파구의 신호는 선형적으로 빠르게 증가하여 마이크로미터급 고정밀 변위 측정에 적용된다;후파구 신호는 거리 제곱에 따라 감쇠되어 민감도 요구는 낮지만 양정이 큰 측정에 사용할 수 있다.프로브의 성능, 예를 들어 측정 범위, 민감도와 선형도는 광섬유 파라미터, 반사면 특성 및 광섬유를 발사하고 수신하는 축 간격 등 요소의 영향을 많이 받는다.

2. 구조 설계와 기술 발전: 기초에서 최적화까지

반사 광섬유 프로브의 성능은 구조 설계에 따라 달라집니다.초기에 흔히 볼 수 있는 것은 광원과 탐지기를 같은 프로브에 연결하는 간단한 Y형 분기 구조였다.연구자들은 성능을 더욱 향상시키기 위해 지속적인 혁신 최적화를 진행했다.

1. 구조와 재료

기초반사프로브는 흔히 광섬유빔으로 구성되는데 례를 들면 흔히 볼수 있는 FRP반사프로브로서 그 프로브끝은 스테인리스강보호각내의 7개 광섬유로 구성되였는데 (6개 접수, 1개 발사), 표준광섬유심경은 200μm, 인터페이스는 SMA905이다.반사광의 수신 효율을 높이기 위해 광섬유를 수신하는 단면은 항상 D형 단면으로 연마된다.

2. 구조 및 보상 기술 혁신

광원 파동, 환경 간섭 등의 영향을 극복하기 위해 고정밀 프로브는 구조적으로 중요한 개선을 이루었습니다.

양면 출력 및 비율 측정: 두 개의 출력 포트가 있는 새로운 구조를 채택하는 것이 개선된 방안이다.두 출력 신호의 비율을 계산하여 최종 출력으로 삼으면 광원의 강도 파동 및 측정된 표면의 거친 정도 차이로 인한 영향을 현저하게 줄일 수 있어 방해 방지 능력과 측정 정밀도를 높일 수 있다.

특수 광섬유와 이형 구조: 연구는 표준화된 석영 광섬유와 양산화된 큰 코어 지름 얇은 패키지층의 특수 석영 광섬유를 조합하여 같은 코어 또는 이심 구조 프로브를 구성하여 성능과 원가의 가장 좋은 균형을 찾으려고 시도한다.더욱 깊이 있는 이론 연구와 디자인은 내부 오목 계단형 광섬유 프로브 등 혁신 구조를 제시했고 오차량과 서로 다른 반사가 빛의 강한 변조 특성에 대한 영향 규칙을 정확하게 분석함으로써 전통적인 프로브를 체계적으로 최적화시켰다.

3. 미래 전망

새로운 소재, 새로운 공정 및 지능형 알고리즘의 발전에 따라반사 광섬유 프로브다음 방향으로 진행 중:

집적화와 지능화: 프로브는 마이크로 광원, 탐지기 및 처리 회로와 더욱 긴밀하게 집적될 것이며, 인공지능 알고리즘과 결합하여 반사 스펙트럼이나 신호 패턴을 실시간으로 분석하여 즉각적인 상태 판단과 고장 예측을 실현할 것이다.

다기능 및 다중 매개변수 감지: 단일 프로브는 온도, 압력, 변위 등 다양한 물리량을 동시에 결합하거나 스펙트럼 분석 능력을 결합하여 더욱 풍부한 측정 대상 정보를 제공할 수 있다.

구조 혁신과 성능 한계 돌파: 엄격한 수학 모델 (예를 들어 광장 모델) 과 생물학 설계에 기초하여 신형 프로브 구조는 계속 출현하여 측정 민감도, 해상도와 선형 범위의 이론적 한계를 끊임없이 돌파할 것이다.