سنسورهای فیبر نوری که در برنامه‌های حیاتی مانند تشخیص آتش‌سوزی در تونل‌ها، مشخص کردن نشتی در خطوط لوله و پیش‌بینی رانش زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند، قرار است سریع‌تر و دقیق‌تر شوند. به تازگی، مهندسان EPFL یک سیستم رمزگذاری و رمزگشایی پیشرفته ایجاد کرده‌اند که به سنسور فیبرهای نوری اجازه می‌دهد تا اطلاعات را تا ۱۰۰ برابر سریع‌تر و از یک منطقه وسیع‌تر ارسال کنند.
آنچه در این مقاله می خوانید:
استفاده گسترده در برنامه‌های ایمنی و حفاظتی بهبود کیفیت سیگنال با سنسورهای فیبر نوریکاربرد کابل‌های مخابراتی در دنیای تکنولوژی
لوک تِوناز، استاد دانشکده مهندسی EPFL و رئیس گروه فیبرهای نوری (GFO)، می‌گوید: “برخلاف سنسورهای معمولی که اندازه‌گیری‌ها را در یک نقطه مشخص مانند دماسنج‌ها انجام می‌دهند، سنسور فیبرهای نوری، داده‌ها را در طول فیبر ذخیره می‌کنند. اما این فناوری طی چند سال اخیر به کندی پیشرفت کرده است.”
استفاده گسترده در برنامه‌های ایمنی و حفاظتی
از سنسورهای فیبر نوری معمولاً در سیستم‌های تشخیص خطر همچون تشخیص ترک در خطوط لوله، شناسایی تغییر شکل در ساختارهای عمرانی و شناسایی لغزش‌های احتمالی در دامنه‌های کوه استفاده می‌شود. سنسورها می‌توانند قرائت دما را در هر مکانی که فیبر در آنجا قرار داده شده انجام دهند و یک نمودار گرمایی پیوسته از یک مکان مشخص تولیدکنند حتی اگر این سایت ده‌ها کیلومتر گسترش داشته باشد. این فرآیند، امکان پیش‌بینی مؤثر در هنگام بروز حوادث احتمالی قبل از وقوع را فراهم می‌کند.
بهبود کیفیت سیگنال با سنسورهای فیبر نوری
در همکاری با دانشگاه پست و ارتباطات از راه دور پکن، دو مهندس GFO، ژیشنگ یانگ و سیمون زاسلاوسکی سیستم جدیدی برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌های ارسالی از طریق فیبرها ایجاد کردند. با استفاده از این روش، سنسورها می‌توانند سیگنال‌هایی با انرژی بالاتر را دریافت کرده و سریع‌تر رمزگشایی کنند که در نتیجه این عمل، اندازه‌گیری با سرعت بیشتری و در یک منطقه بزرگ‌تر انجام می‌شود. تحقیقات آن‌ها به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است.
کاربرد کابل‌های مخابراتی در دنیای تکنولوژی
این مهندسان روش خود را این‌گونه توصیف می‌کنند که سیستم آن‌ها مانند اکو عمل می‌کند. چنانچه یک کلمه را فریاد بزنید، انعکاس آن را می‌شنوید و اگر آهنگی بخوانید، آنچه می‌شنوید ترکیبی از همه اصوات است که تشخیص آن‌ها سخت است.
بنابراین، برای رمزگشایی صداها و فهم آن‌ها به یک “کلید” نیاز دارید. دراین‌بین، سنسورهای فیبر نوری نیز به روشی مشابه عمل کرده با این تفاوت که دستگاه، پالس‌های نوری را در امتداد فیبر می‌فرستد. سیگنال‌ها از طریق فیبر منعکس می‌شوند و دستگاهی مخصوص آن‌ها را رمزگشایی می‌کند و این سیگنال‌ها را به داده‌های قابل‌استفاده تبدیل می‌کند.
برای کارآیی بیشتر سنسورها، یانگ و زاسلاوسکی پالس‌های نور را در یکسری توالی دسته‌بندی کردند تا سیگنال‌ها با شدت بیشتری منعکس شوند. بااین‌حال، این مسئله “اکو” را حل نکرد. بنابراین آن‌ها روشی را برای رمزگذاری داده‌های ارسالی در امتداد فیبر ایجاد کردند. روش آن‌ها برای مقابله با نقص‌ها از الگوریتم‌های بهینه‌سازی ژنتیکی خاصی استفاده می‌کند.
تِوناز می‌گوید: “سیستم‌های دیگر از نظر دامنه، محدود یا گران هستند. اما با سیستم پیشنهادی ما، شما فقط باید یک برنامه نرم‌افزاری به تجهیزات موجود خود اضافه کنید و دیگر نیازی به تطبیق سنسورها یا استفاده از دستگاه‌های پیچیده نیست.”