Você já se perguntou por que alguns sensores usam luz para medir mudanças? Este artigo explora as diferenças fascinantes entre os sensores de fibra óptica e os sensores fotoelétricos. Você aprenderá como esses sensores funcionam, suas vantagens exclusivas e aplicações práticas. Ao final, você terá uma compreensão clara de qual tipo de sensor pode ser mais adequado às suas necessidades em vários ambientes industriais.
Os sensores de fibra óptica são dispositivos que transformam o estado de um objeto que está sendo medido em um sinal óptico detectável.
O princípio de funcionamento de um sensor de fibra óptica é direcionar a luz de uma fonte através de uma fibra óptica para um modulador.
Dentro do modulador, a luz interage com os parâmetros externos que estão sendo medidos, causando alterações nas propriedades ópticas, como intensidade, comprimento de onda, frequência, fase e estado de polarização.
Isso resulta em um sinal óptico modulado, que é então transmitido através da fibra óptica para dispositivos fotônicos e, após a demodulação, produz o parâmetro medido. Durante todo o processo, o feixe de luz é canalizado para dentro e para fora do modulador por meio da fibra óptica.
A função principal da fibra óptica é transmitir o feixe de luz e, em segundo lugar, funcionar como um modulador de luz.
Em comparação com os sensores tradicionais, os sensores de fibra óptica têm várias vantagens exclusivas. Eles usam a luz como portadora de informações sensíveis e a fibra óptica como meio de transmissão dessas informações.
Isso lhes confere as características da fibra óptica e das medições ópticas, como excelente isolamento elétrico, forte resistência à interferência eletromagnética, não invasividade, alta sensibilidade, recursos de monitoramento de longa distância, resistência à corrosão, propriedades à prova de explosão e caminhos de luz flexíveis que são facilmente conectados a computadores.
Os sensores estão evoluindo para se tornarem mais sensíveis, precisos, adaptáveis, compactos e inteligentes. Eles podem operar em locais inacessíveis aos seres humanos, como áreas de alta temperatura ou zonas de risco, como áreas de radiação, servindo como extensões de nossos sentidos.
Além disso, eles podem ultrapassar os limites fisiológicos humanos, capturando informações externas além de nossas percepções sensoriais.
Os sensores fotoelétricos são dispositivos que convertem sinais ópticos em sinais elétricos. Sua operação é baseada no efeito fotoelétrico.
O efeito fotoelétrico refere-se ao fenômeno em que os elétrons em determinados materiais absorvem a energia dos fótons e produzem um efeito elétrico correspondente.
O efeito fotoelétrico é categorizado em três tipos: efeito fotoelétrico externo, efeito fotoelétrico interno e efeito fotovoltaico.
Os dispositivos fotônicos incluem fototubos, tubos fotomultiplicadores, fotorresistores, fotodiodos, fototransistores e células solares, entre outros. O desempenho e as curvas características desses dispositivos foram analisados.
Os sensores fotoelétricos usam dispositivos fotônicos como componentes de conversão. Eles podem detectar quantidades físicas não elétricas que causam diretamente alterações nas quantidades de luz, como intensidade de luz, iluminação, medição radiométrica de temperatura e análise de composição de gás.
Eles também podem detectar outras quantidades não elétricas que podem ser convertidas em alterações nas quantidades de luz, como o diâmetro da peça, rugosidade da superfícieA tecnologia de medição de tensão, deformação, deslocamento, vibração, velocidade, aceleração, bem como a forma dos objetos e a identificação de seu status operacional.
Os sensores fotoelétricos são sem contato, de resposta rápida e confiáveis, o que os torna amplamente usados em automação industrial e robótica.
O surgimento contínuo de novos dispositivos fotônicos, especialmente o advento dos sensores de imagem CCD, abriu um novo capítulo para a aplicação adicional de sensores fotoelétricos.
Os sensores de fibra óptica e os sensores fotoelétricos são dois sensores típicos amplamente usados em medições de produção.
As distinções entre eles serão analisadas em termos de princípios e aplicações.
(1) Sensores fotoelétricos:
Esses sensores utilizam componentes fotoelétricos como elementos de detecção. Eles primeiro convertem as alterações medidas em alterações nos sinais ópticos e, em seguida, usam os componentes fotoelétricos para transformar ainda mais os sinais ópticos em sinais elétricos.
Os sensores fotoelétricos geralmente consistem em uma fonte de luz, um caminho óptico e componentes fotoelétricos.
(2) Sensores de fibra óptica:
Esses sensores transmitem luz de uma fonte por meio de fibras ópticas para um modulador.
Os parâmetros a serem medidos interagem com a luz que entra na região de modulação, levando a alterações nas propriedades ópticas, como intensidade, comprimento de onda, frequência, fase e estado de polarização.
Isso é chamado de luz de sinal modulada. Depois de ser transmitido através das fibras ópticas para um detector de luz e demodulado, os parâmetros medidos são obtidos.
(1) Aplicações de sensores fotoelétricos:
Monitoramento da turbidez da poeira:
Uma das tarefas vitais para a proteção ambiental é evitar a poluição por poeira industrial. Para mitigar a poluição por poeira industrial, é preciso primeiro determinar a quantidade de poeira emitida, o que exige o monitoramento das fontes de fumaça e poeira para a exibição automática e a ultrapassagem dos limites de alarme.
A turbidez do gás de combustão é detectada pela alteração na transmissão de luz dentro da combustão. Se a turbidez aumenta, a luz emitida pela fonte de luz é absorvida e refratada mais pelas partículas de poeira, reduzindo a luz que chega ao detector.
Consequentemente, a intensidade do sinal de saída do detector de luz pode refletir as alterações na turbidez da combustão.
Uso de fotocélulas na fotodetecção e no controle automático:
Quando usada para fotodetecção, o princípio básico de uma fotocélula é semelhante ao de um fotodiodo.
No entanto, suas estruturas fundamentais e seus processos de fabricação não são totalmente idênticos.
As fotocélulas não exigem uma tensão externa durante a operação; elas têm alta eficiência de conversão fotoelétrica, ampla faixa espectral, boas características de frequência e baixo ruído.
Assim, eles são amplamente usados em leitura fotoelétrica, acoplamento optoeletrônico, alcance de grade óptica, colimação de laser, reprodução de som de filme, monitores de luz UV e dispositivos de proteção contra chamas para turbinas a gás.
(2) Aplicações de sensores de fibra óptica:
Os sensores de fibra óptica são empregados para medir várias quantidades físicas, como contaminação de isolantes, magnetismo, som, pressão, temperatura, aceleração, giroscópios, deslocamento, nível de líquido, torque, efeitos fotoacústicos, corrente e tensão.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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