Инновации в области волоконно-оптических датчиков и развитие рынка

Волоконно-оптические датчики с их высокой чувствительностью и прочной гибкостью особенно подходят для суровых условий и имеют большой рыночный спрос. В последние годы их применение в медицинской сфере также значительно расширилось. Тенденция развития движется в сторону миниатюризации, чтобы удовлетворить потребность в уменьшении размеров устройств. 

Спрос на рынке и перспективы

Согласно оценке ElectroniCast, с 2011 по 2016 год рыночная стоимость потребления волоконно-оптических датчиков будет расти с ежегодным темпом роста 20,5%, с 1,34 миллиарда долларов до 3,39 миллиарда долларов. Среди них мировая стоимость потребления внутренних волоконно-оптических датчиков, по прогнозам, будет расти с ежегодным темпом около 20,7%, в то время как использование внешних волоконно-оптических интерфейсов будет расти с ежегодным темпом примерно 18,15%.
Видно, что спрос на волоконно-оптические датчики огромен, и в ближайшие пять лет они будут иметь широкие перспективы развития. 

Применение в медицинской сфере

Волоконно-оптические датчики с их высокой чувствительностью и универсальностью имеют широкий спектр применения и значительный рыночный потенциал. В секторе здравоохранения волоконно-оптические датчики имеют многообещающие перспективы развития. Кроватьные датчики, дыхательные датчики, BCG датчики, датчики давления и материалные датчики широко используются в домах и медицинских учреждениях.
В последние годы производители в развитых странах, таких как Соединенные Штаты, разработали и запустили в производство различные новые волоконно-оптические биосенсоры. Некоторые из этих датчиков очень малы. Например, самый маленький датчик, произведенный в Соединенных Штатах, может пройти даже через игольное ушко. Эти датчики подходят для микроволновых или радиочастотных спектрометров и в качестве сменных аксессуаров для эндоскопов. Кроме того, американская компания разработала недорогой одноразовый продукт с волоконно-оптическим датчиком, который можно использовать с различными эндоскопами, утилизируя его после каждого использования, что исключает необходимость стерилизации.

Применение в других областях

Помимо их широкого использования в медицинской сфере, волоконно-оптические датчики также играют важную роль в других отраслях. Например, волоконно-оптические датчики имеют решающее значение в горнодобывающей, нефтяной, строительной и транспортной отраслях. В горнодобывающей и нефтяной промышленности волоконно-оптические датчики используются для мониторинга подземных условий и обнаружения утечек нефтегазопроводов. В строительстве они контролируют безопасность таких сооружений, как мосты, туннели и дамбы, чтобы обеспечить безопасность. В транспортной отрасли волоконно-оптические датчики используются для мониторинга потока движения и вибраций мостов, улучшая безопасность и эффективность транспортных систем. 

Технические проблемы и перспективы на будущее

Несмотря на огромный потенциал волоконно-оптических датчиков в различных областях, их развитие сталкивается с рядом технических проблем. Например, как улучшить чувствительность и точность датчиков, поддерживать стабильную работу в сложных условиях и снизить производственные затраты. Эти проблемы требуют постоянных технологических инноваций и инвестиций в исследования для их решения.
В будущем, по мере развития технологии волоконно-оптических датчиков, диапазон их применения будет расширяться, а их производительность будет продолжать улучшаться. С развитием технологий IoT, больших данных и искусственного интеллекта волоконно-оптические датчики будут интегрированы с этими передовыми технологиями, способствуя умной и цифровой трансформации различных отраслей. 

Тенденция к миниатюризации

Последняя тенденция в области волоконно-оптических датчиков - миниатюризация. В волоконно-оптических сенсорных приложениях часто возникает необходимость уменьшения размеров устройств. Меньшие датчики имеют быстрое время отклика, могут обнаруживать малые цели и минимально воздействуют на объект обнаружения. Для уменьшения размеров традиционных волоконно-оптических датчиков, как правило, есть два шага: сначала сужение волокна для уменьшения его диаметра, затем использование различных микрофабрикационных методов для создания миниатюрных версий традиционных волоконно-оптических устройств, достигая структур и функций, труднодостижимых для обычных волокон. 
В настоящее время существует множество технологий для микрофабрикации волокон, таких как CO2-лазер, фемтосекундный лазер, травление плавиковой кислотой, электрическая дуга и методы фокусированного ионного луча. Эти технологии являются результатом тенденции к миниатюризации волоконно-оптических датчиков.

Основной принцип работы волоконно-оптических датчиков

Основной принцип работы волоконно-оптических датчиков заключается в передаче света от источника света через волокно к модулятору. Измеряемый параметр взаимодействует со светом в области модуляции, изменяя оптические свойства света (такие как интенсивность, длина волны, частота, фаза, состояние поляризации и т. д.), что приводит к модулированному сигнальному свету.  Этот сигнальный свет передается через волокно к фотодетектору, и после демодуляции получается измеряемый параметр. По сравнению с традиционными датчиками волоконно-оптические датчики обладают более высокой чувствительностью, могут адаптироваться к различным геометрическим формам и подходят для работы в условиях высокого давления, электрических помех, высоких температур, коррозии и других суровых условий, будучи высоко совместимыми с волоконно-оптической телеметрической технологией.

Заключение

В заключение, волоконно-оптические датчики, обладая высокой чувствительностью, сильной адаптивностью и тенденцией к миниатюризации, имеют широкие перспективы применения в медицинской, горнодобывающей, нефтяной, строительной и транспортной сферах. С непрерывным технологическим прогрессом и растущим рыночным спросом, индустрия волоконно-оптических датчиков имеет светлое будущее.