21、光纤传感器用于农田智能围栏的技术解析

光纤传感器用于农田智能围栏的技术解析

1. 光纤传感器基础原理

光纤的偏振状态会随外界干扰而改变。通过分析光纤出口端的输出偏振状态，就能检测到外部的干扰情况。

基于相位的光纤传感器，其作用是将发射器发出的光转换为数据信号，光纤传感器依据阶段来识别这些信号。当一束光通过干涉仪时，会分裂成两束。其中一束暴露在传感环境中，另一束则与传感环境隔离，作为参考。当这两束分离的光重新合并时，会相互干涉。常见的干涉仪有迈克尔逊（Michelson）、马赫 - 曾德尔（Mach Zehnder）、萨格纳克（Sagnac）、有组织的以及偏振干涉仪等。迈克尔逊干涉仪常被视为折叠的马赫 - 曾德尔干涉仪，它由单个光纤耦合器设计而成。由于光会两次通过识别和参考细丝，光纤单位长度的光学平衡得以倍增，因此迈克尔逊干涉仪具有更好的灵敏度。而且，它只需在源模块和源指示模块之间使用一根光纤就能运行。不过，迈克尔逊干涉仪也有待改进，因为光束沿直线传播，若没有无弯折的长直导线，就难以充分发挥其优势。

光纤传输框架包含以下部分：
- 发射器：产生发光信号并对其进行编码以便传输。
- 光纤：用于传输光脉冲（信号）。
- 光接收器：接收传输的光脉冲（信号）并解码以供使用。
- 光刷新器：长距离数据传输时需要。

光纤通信具有诸多优点：
- 经济且成本效益高
- 纤细且不易燃
- 功耗低
- 信号衰减少
- 灵活轻便

2. 信号分析

信号分类基于地面振动和地面应力。当人和动物穿过光纤传感器时，实验配置会产生约 400Hz 的频率信号，这一频率远低于车辆通行和土壤挖掘等其他地面振