Pada tahun 1960, sinar laser ditemukan dan setelah penemuan laser, para peneliti telah menunjukkan minat untuk mempelajari aplikasi sistem komunikasi serat optik untuk penginderaan, komunikasi data, dan banyak aplikasi lainnya. Selanjutnya sistem komunikasi serat optik telah menjadi pilihan utama untuk gigabit dan di luar transmisi data gigabit. Jenis komunikasi serat optik ini digunakan untuk mengirimkan data, suara, telemetri dan video melalui komunikasi jarak jauh atau jaringan komputer atau LAN. Teknologi ini menggunakan gelombang cahaya untuk mengirimkan data melalui serat dengan mengubah sinyal elektronik menjadi cahaya. Beberapa fitur karakteristik unggulan dari teknologi ini antara lain bobot ringan, redaman rendah, diameter lebih kecil, transmisi sinyal jarak jauh, keamanan transmisi, dan sebagainya.

Sensor Serat Optik

Secara signifikan, teknologi telekomunikasi telah mengubah kemajuan terbaru dalam teknologi serat optik. Revolusi terakhir muncul sebagai desainer untuk menggabungkan hasil produktif perangkat optoelektronik dengan perangkat telekomunikasi serat optik untuk membuat sensor serat optik. Banyak komponen yang terkait dengan perangkat ini sering dikembangkan untuk aplikasi sensor serat optik. Kemampuan sensor serat optik telah meningkat menggantikan sensor tradisional.

Sensor Serat Optik

Sensor serat optik juga disebut sebagai sensor serat optik menggunakan serat optik atau elemen penginderaan. Sensor ini digunakan untuk merasakan beberapa besaran seperti suhu, tekanan, getaran, perpindahan, rotasi atau konsentrasi spesies kimia. Serat memiliki banyak kegunaan dalam bidang penginderaan jauh karena tidak memerlukan daya listrik di lokasi yang jauh dan ukurannya kecil.

Sensor serat optik adalah yang terbaik untuk kondisi tidak sensitif, termasuk kebisingan, getaran tinggi, panas ekstrim, lingkungan basah dan tidak stabil. Sensor ini dapat dengan mudah dipasang di area kecil dan dapat ditempatkan dengan benar di mana pun serat fleksibel dibutuhkan. Pergeseran panjang gelombang dapat dihitung dengan menggunakan perangkat reflektrometri domain frekuensi optik. Penundaan waktu dari sensor serat optik dapat ditentukan dengan menggunakan perangkat seperti Reflektometer domain waktu optik.

Diagram Blok Sensor Serat Optik

Diagram blok umum sensor serat optik ditunjukkan di atas. Diagram blok terdiri dari sumber optik ( Light Emitting Diode , LASER, dan Laser diode), serat optik, elemen penginderaan, detektor optik, dan perangkat pemrosesan akhir (penganalisis spektrum optik, osiloskop). Sensor-sensor ini diklasifikasikan menjadi tiga kategori berdasarkan prinsip pengoperasian, lokasi sensor, dan aplikasinya.

Jenis Sistem Sensor Serat Optik

Sensor-sensor ini dapat diklasifikasikan dan dijelaskan dengan cara berikut:

1. Berdasarkan lokasi sensor, sensor serat optik diklasifikasikan menjadi dua jenis:

Sensor Serat Optik Intrinsik
Sensor Serat Optik Ekstrinsik

Sensor Serat Optik Jenis Intrinsik

Dalam jenis sensor ini, penginderaan terjadi di dalam serat itu sendiri. Sensor bergantung pada sifat serat optik itu sendiri untuk mengubah tindakan lingkungan menjadi a modulasi dari berkas cahaya yang melewatinya. Disini salah satu sifat fisik sinyal cahaya dapat berupa frekuensi, fasa, intensitas polarisasi. Fitur yang paling berguna dari sensor serat optik intrinsik adalah, sensor ini menyediakan penginderaan terdistribusi dalam jarak jauh. Konsep dasar dari sensor serat optik intrinsik ditunjukkan pada gambar berikut.

Sensor Serat Optik Jenis Intrinsik

Sensor Serat Optik Jenis Ekstrinsik

Dalam sensor serat optik tipe ekstrinsik, serat dapat digunakan sebagai pembawa informasi yang menunjukkan jalan ke kotak hitam. Ini menghasilkan sinyal cahaya tergantung pada informasi yang sampai di kotak hitam. Kotak hitam mungkin terbuat dari cermin,gas atau mekanisme lain yang menghasilkan sinyal optik. Sensor ini digunakan untuk mengukur putaran, kecepatan getaran, perpindahan, puntiran, torsi dan percepatan. Jurusan manfaat dari sensor tersebut adalah kemampuan mereka untuk menjangkau tempat-tempat yang sebelumnya tidak terjangkau.

Sensor Serat Optik Jenis Ekstrinsik

“apa itu pengatur tegangan ”

Contoh terbaik dari sensor ini adalah pengukuran suhu bagian dalam mesin jet pesawat yang menggunakan serat untuk mengirimkan radiasi ke pirometer radiasi, yang terletak di luar mesin. Dengan cara yang sama, sensor ini juga dapat digunakan untuk mengukur suhu internal transformer . Sensor ini memberikan perlindungan sinyal pengukuran yang sangat baik terhadap kerusakan kebisingan. Gambar berikut menunjukkan konsep dasar dari sensor serat optik ekstrinsik.

2. Berdasarkan prinsip pengoperasian, sensor serat optik diklasifikasikan menjadi tiga jenis:

Berbasis intensitas
Berbasis fase
Berbasis polarisasi

Sensor Serat Optik berbasis intensitas

Sensor serat optik berbasis intensitas membutuhkan lebih banyak cahaya dan sensor ini menggunakan serat inti multi-mode. Gambar yang ditampilkan memberikan gambaran tentang bagaimana intensitas cahaya bekerja sebagai parameter penginderaan serta bagaimana pengaturan ini membuat serat berfungsi sebagai sensor getaran. Saat terjadi getaran maka akan terjadi perubahan cahaya yang disisipkan dari ujung yang satu ke ujung yang lain dan hal ini akan membuat kecerdasan untuk mengukur amplitudo getaran.

Sensor Serat Optik berbasis intensitas

Pada gambar tersebut, semakin dekat serat optik dan sensor getaran bergantung pada intensitas cahaya di bagian selanjutnya. Sensor ini memiliki banyak keterbatasan karena kerugian variabel pada sistem yang tidak terjadi di lingkungan. Kerugian variabel ini termasuk kerugian karena sambungan, kerugian tekukan mikro & makro, kerugian karena sambungan pada sambungan, dll. Contohnya termasuk sensor berbasis intensitas atau sensor microbend dan sensor gelombang cepat.

Keuntungan dari sensor serat optik ini antara lain biaya rendah, kemampuan untuk bekerja sebagai sensor terdistribusi nyata, sangat mudah diimplementasikan, kemungkinan multiplexing, dll. Kekurangannya termasuk variasi intensitas cahaya dan pengukuran relatif, dll.

Sensor Serat Optik berbasis polarisasi

Serat optik berbasis polarisasi penting untuk kelas sensor tertentu. Properti ini dapat dengan mudah dimodifikasi dengan berbagai variabel eksternal dan dengan demikian, ini jenis sensor dapat digunakan untuk mengukur berbagai parameter.Serat khusus dan komponen lain telah dikembangkan dengan fitur polarisasi yang tepat. Umumnya, ini digunakan dalam berbagai pengukuran, komunikasi dan aplikasi pemrosesan sinyal.

Sensor Serat Optik berbasis polarisasi

Pengaturan optik untuk sensor serat optik berbasis polarisasi ditunjukkan di atas. Ini dibentuk dengan mempolarisasi cahaya dari sumber cahaya melalui polarizer. Cahaya terpolarisasi dimulai pada 45o ke sumbu yang dipilih dari panjang serat pelindung polarisasi birefringent. Bagian serat ini berfungsi sebagai serat penginderaan. Kemudian, perbedaan fasa antara dua keadaan polarisasi diubah di bawah gangguan eksternal seperti tegangan atau regangan. Kemudian, sesuai dengan gangguan eksternal, polarisasi keluaran diubah. Jadi, dengan mempertimbangkan keadaan polarisasi keluaran pada ujung serat berikutnya, gangguan eksternal dapat dideteksi.

Sensor Serat Optik berbasis fase

Sensor jenis ini digunakan untuk mengubah cahaya emitor pada sinyal informasi dimana sinyal diamati oleh sensor serat optik berbasis fasa. Ketika sebuah berkas cahaya dilewatkan melalui interferometer, kemudian cahaya tersebut terpisah menjadi dua berkas. Dimana satu berkas terkena lingkungan penginderaan dan berkas lainnya diisolasi dari lingkungan penginderaan, yang digunakan sebagai acuan. Setelah dua balok yang terpisah digabungkan kembali, kemudian mereka menghalangi satu sama lain. Interferometer yang paling umum digunakan adalah Michelson, Mach Zehnder, Sagnac, grating, dan interferometer polarimetrik. Di sini, interferometer Mach Zehnder dan Michelson ditunjukkan di bawah ini.

Sensor Serat Optik berbasis fase

berikut adalah perbedaan dan persamaan antara kedua interferometer tersebut. Dalam hal kesamaan, Interferometer Michelson sering dianggap sebagai interferometer Mach Zehnder lipat. Konfigurasi interferometer Michelson hanya memerlukan satu penggandeng serat optik. Karena cahaya melewati dua kali melalui serat penginderaan dan referensi, pergeseran fasa optik per satuan panjang serat menjadi dua kali lipat. Jadi, Michelson pada dasarnya memiliki sensitivitas yang lebih baik. Keuntungan lain yang jelas dari Michelson adalah bahwa sensor dapat diinterogasi hanya dengan satu serat antara modul sumber dan detektor sumber. Tapi, cermin pantulan berkualitas baik diperlukan untuk interferometer Michelson

3. Berdasarkan aplikasinya, sensor serat optik diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu

Sensor Kimia
Sensor Fisik
Sensor Medis Bio

Sensor Kimia

Sensor kimia adalah alat yang digunakan untuk mengubah informasi kimia dalam bentuk sinyal fisik terukur yang dikaitkan dengan konsentrasi suatu spesies kimiawi. Sensor kimia merupakan komponen penting dari suatu penganalisis dan dapat mencakup beberapa perangkat yang melakukan hal berikut fungsi: pemrosesan sinyal, pengambilan sampel, dan pemrosesan data. Penganalisis mungkin merupakan bagian penting dari sistem otomatis.

Sensor Kimia

Cara kerja penganalisis menurut rencana pengambilan sampel sebagai fungsi waktu bertindak sebagai monitor. Sensor ini mencakup dua unit fungsional: reseptor dan transduser. Di bagian reseptor, informasi kimiawi diubah menjadi energi yang dapat diukur oleh transduser. Di bagian transduser, informasi kimiawi diubah menjadi sinyal analitik dan tidak menunjukkan sensitivitas.

Sensor Fisik

Sensor fisik adalah perangkat yang dibuat sesuai dengan efek fisik dan sifatnya. Sensor ini digunakan untuk memberikan informasi tentang properti fisik sistem. Jenis sensor ini sebagian besar ditandai dengan sensor seperti sensor fotolistrik, sensor piezoelektrik , sensor regangan hambatan logam dan sensor resistif piezo semikonduktor.

Sensor Medis Bio

Sensor biomedis merupakan perangkat elektronik yang digunakan untuk mentransfer berbagai besaran non listrik dalam bidang biomedis menjadi besaran listrik yang mudah dideteksi. Karena alasan ini, sensor ini dimasukkan dalam analisis perawatan kesehatan. Teknologi penginderaan ini adalah kunci untuk mengumpulkan informasi patologis dan fisiologis manusia.

Sensor Medis Bio

Aplikasi Sensor Serat Optik

Sensor serat optik digunakan dalam berbagai aplikasi seperti

Pengukuran sifat fisik seperti suhu, perpindahan,kecepatan, regangan dalam struktur dengan berbagai ukuran atau bentuk apa pun.
Secara real time, memantau struktur fisik kesehatan.
Bangunan dan jembatan, terowongan,Bendungan, struktur warisan.
Kamera penglihatan malam, sistem keamanan elektronik , Deteksi pelepasan sebagian dan mengukur beban roda kendaraan.

Demikian gambaran tentang sensor serat optik dan aplikasi telah dibahas. Ada banyak keuntungan menggunakan sensor serat optik untuk komunikasi jarak jauh yang meliputi ukurannya kecil, ringan, padat, sensitifitas tinggi, lebar pita lebar, dll. Semua karakteristik ini memanfaatkan serat optik sebagai sensor dengan sebaik-baiknya. Selain itu, untuk bantuan apa pun tentang topik ini atau ide proyek berbasis sensor , Anda dapat menghubungi kami dengan memberi komentar di bagian komentar di bawah.

Kredit Foto: