Sợi quang có vạch Bragg nhận biết sự kéo giãn bằng màu phản xạ ra sao?
Vật lý 11 • Khám phá mở rộng
Một cách tử Bragg trong sợi quang có các biến đổi chiết suất lặp theo chiều dài, làm một vùng bước sóng được phản xạ mạnh. Khi sợi bị kéo giãn, điều kiện phản xạ thay đổi và vị trí vùng phản xạ có thể dịch. Hệ đọc dùng sự dịch ấy để nhận thông tin biến dạng. [1][2]
Không phải sơn những vạch màu bên ngoài sợi
Cách tử là một cấu trúc quang trong vùng dẫn sáng, không một thước kẻ được vẽ lên vỏ cáp. Những đóng góp phản xạ từ các đoạn có thể phối hợp mạnh khi quan hệ pha phù hợp. Chu kỳ của cấu trúc và chiết suất hiệu dụng cùng ảnh hưởng bước sóng phản xạ. [2]
Từ “màu” trong cách giải thích nên hiểu rộng là bước sóng. Thiết bị có thể làm việc ngoài vùng mắt nhìn thấy; người quan sát không cần thấy sợi đổi sang một màu mới bằng mắt.
Biến dạng đổi cả hình học và tính chất quang
Kéo giãn làm khoảng lặp thay đổi, đồng thời trạng thái vật liệu có thể làm chiết suất đổi. Hai ảnh hưởng tham gia vào sự dịch bước sóng. NASA mô tả cách so tín hiệu hiện tại với một trạng thái tham chiếu để suy biến dạng. [1][2]
Hình dung một dấu nhận biết quang học được gắn với trạng thái của sợi. Khi trạng thái sợi đổi, dấu ấy dịch; nhưng muốn biến độ dịch thành một đại lượng cơ học cụ thể, cần biết đáp ứng và cách ghép sợi với vật đang quan sát.
Nhiệt độ cũng có thể làm dấu nhận biết dịch
Sợi nóng hoặc lạnh hơn có thể thay đổi chiều dài và tính chất quang ngay cả khi tải cơ ngoài không đổi. Vì vậy, một sự dịch bước sóng chưa tự chứng minh lực kéo đã tăng. Hệ cảm biến có thể cần đo hay bù nhiệt độ để tách các ảnh hưởng. [2]
Khác với DAS đọc biến đổi pha của tán xạ dọc một sợi, cảm biến Bragg này khai thác cấu trúc chọn lọc bước sóng được tạo có chủ đích. Cả hai đều dùng sợi nhưng không đọc cùng một đặc điểm tín hiệu.
Điểm cốt lõi là một cấu trúc quang biến trạng thái cơ và nhiệt thành tín hiệu phổ. Phép đo tốt phải biết tín hiệu ấy còn có thể bị tác động bởi điều gì.
Kết nối với bài học
Đọc thêm: Sợi quang giữ ánh sáng trong lõi bằng cách nào.
Chương trình Vật lý 11 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.