Tecnologia di rilevamento in fibra ottica: cos'è e come funziona
November 1, 2017
Questo articolo spiega cosa sono le fibre ottiche e come funzionano per il rilevamento fotoelettrico nelle applicazioni industriali. Continuate a leggere per imparare la terminologia importante e le basi dei sistemi e degli assemblaggi in fibra ottica.
Cosa sono le fibre ottiche?
Le fibre ottiche sono utilizzate per trasmettere l'energia luminosa per grandi distanze. Le fibre ottiche sono sottili filamenti trasparenti di vetro o plastica di qualità ottica che possono essere sottili come una ciocca di capelli. Nel rilevamento fotoelettrico, le fibre sono utilizzate per trasmettere e/o ricevere la luce dal LED di un sensore.
Una fibra ottica è costituita da un nucleo di vetro o di plastica circondato da uno strato di materiale di rivestimento e (per le fibre di plastica) da una guaina. Le fibre di vetro sono disposte in fasci, mentre le fibre di plastica sono solitamente confezionate come monofili.
Le fibre di vetro non hanno rivestimento. Invece, i fasci di fibra di vetro sono imballati in una guaina che di solito è una guaina flessibile in acciaio inossidabile, ma può essere in PVC o in un altro tipo di tubo flessibile in plastica. Per proteggere il fascio di fibre, sotto la guaina può essere utilizzata anche una bobina protettiva in acciaio.
Per saperne di più, leggere: Quando utilizzare la fibra ottica per il rilevamento fotoelettrico.
Termini della fibra ottica
Anima
Il sottile centro di vetro o plastica della fibra, dove viaggia la luce.
rivestimento
Il materiale ottico esterno che circonda il nucleo e che riflette la luce verso il nucleo stesso.
Rivestimento
Uno strato protettivo per proteggere la fibra plastica da danni e umidità.
Tipi di fibre
Le fibre di vetro risolvono le applicazioni di rilevamento in ambienti difficili.
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Fibre ottiche in vetro
La fibra ottica di vetro è costituita da un fascio di filamenti di fibra di vetro molto piccoli (di solito circa 0,002 pollici o 50 micron di diametro).
Un tipico gruppo di fibre ottiche di vetro è costituito da diverse centinaia di fibre, protette da un materiale di rivestimento, di solito un cavo armato flessibile.
Le fibre di vetro sono utilizzate soprattutto in ambienti difficili, come le applicazioni con temperature elevate, sostanze corrosive o umidità.
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Fibre ottiche in plastica
Le fibre ottiche in plastica hanno solitamente un nucleo monofilamento più grande. Non è sempre in pacchetti e si presenta in un singolo filamento di materiale in fibra ottica (in genere con un diametro da 0,01 a 0,06 pollici o da 0,25 a 1,5 mm).
Le fibre in plastica di solito vengono utilizzate per applicazioni generiche in cui sono in grado di tollerare curvature estreme e possono essere tagliate a misura per essere inserite in ambienti con limitazioni di spazio.
Come funziona un sistema in fibra ottica
Il modo in cui le fibre ottiche trasportano i raggi luminosi può essere spiegato con il principio ottico della riflessione interna totale. Questo principio stabilisce che qualsiasi raggio di luce che colpisce il confine tra il nucleo e il rivestimento (che hanno densità diverse) sarà totalmente riflesso, a condizione che l'angolo di incidenza sia inferiore a un certo valore critico. Il fascio di luce viene trasportato attraverso la minuscola fibra per riflessione, uscendo con lo stesso angolo approssimativo con cui è entrato nella fibra.
Il segnale tende a degradarsi con la distanza. A seconda della purezza del materiale del nucleo, si verifica un'attenuazione del segnale.
Il diagramma a destra mostra come un gruppo di fibre ottiche è collegato a un amplificatore in un sistema di rilevamento a fibre ottiche.
Assemblaggi in fibra ottica
Un gruppo di fibre ottiche determina la modalità di rilevamento. Quindi, una volta scelto il tipo di fibra che si desidera utilizzare, si dovrà scegliere il tipo di assemblaggio richiesto dall'applicazione.
Singoli gruppi in fibra ottica
I singoli gruppi di fibre ottiche guidano semplicemente la luce da un emettitore a un punto di rilevamento o dal punto di rilevamento a un ricevitore. La configurazione del gruppo di fibre ottiche determina la modalità di rilevamento. I singoli gruppi sono solitamente utilizzati in coppia per il rilevamento in modalità opposta.
Assemblaggi in fibra ottica biforcati
Le fibre ottiche biforcate conducono la luce emessa insieme a quella ricevuta (attraverso due rami costituiti da fibre diverse) all'interno di un unico gruppo di fibre ottiche. Ciò consente a un singolo sensore di illuminare e visualizzare un oggetto attraverso lo stesso gruppo di fibre ottiche.
Se un oggetto compare davanti all'estremità di rilevamento di una fibra ottica biforcata, la luce di un ramo viene riflessa dall'oggetto e ritorna al ricevitore attraverso l'altro ramo. I gruppi biforcati sono tipicamente utilizzati per il rilevamento in modalità diffusa e possono essere utilizzati anche per il rilevamento in modalità retroriflettente.
Per maggiori informazioni
Per ulteriori informazioni sul rilevamento in fibra ottica, contattate un esperto per discutere della vostra applicazione specifica.
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