Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 22/07/2014 21:42 (GMT+7)

Đóng gói hàng trăm bộ cảm biến trong một sợi quang đơn lẻ để sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt

Công nghệ này dự kiến ​​sẽ đưa đến các ứng dụng cảm biến công nghiệp trong các môi trường khắc nghiệt, từ các lõi khoan địa nhiệt sâu đến các khu vực bên trong các lò phản ứng hạt nhân đến môi trường chân không lạnh giá của các tàu không gian và cuối cùng có thể được mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh thành công cảm biến lưu lượng/nhiệt độ đồng thời ở nhiệt độ 850 oC, cao hơn 200 oC so với một trình diễn cảm biến MEMS của các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge trước đó.

Khái niệm cơ bản của phương pháp tiếp cận mới liên quan đến việc tích hợp các phần tử đốt nóng quang học, cảm biến quang, một cáp phân phối năng lượng và một cáp tín hiệu trong một sợi quang đơn lẻ. Điện quang được tải bằng sợi quang này được sử dụng để cung cấp năng lượng cho phần tử đốt nóng, trong khi cảm biến quang trong sợi quang đó đo nhiệt truyền từ phần tử đốt nóng và truyền nó trở lại.

“Chúng tôi gọi nó là một “bộ cảm biến sợi quang thông minh được cấp năng lượng bởi ánh sáng ngay trong sợi quang”, Phó Giáo sư Kevin P. Chen tại Khoa Kỹ thuật máy tính và điện, Đại học Pittsburg, cho biết.

Công trình của nhóm nghiên cứu mở rộng việc sử dụng các bộ cảm biến sợi quang vượt ra ngoài các ứng dụng truyền thống là các phép đo sức căng và nhiệt độ. “Khai thác năng lượng được vận chuyển bằng sợi quang cho phép các bộ cảm biến sợi quang có khả năng thực hiện các phép đo phức tạp và đa chức năng hơn mà trước đây chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các bộ cảm biến điện tử”, Chen nói.

Trong tình trạng không trọng lực, ví dụ, rất khó để đo lường mức độ của nhiên liệu hydro lỏng trong bể chứa vì nó không nằm ở đáy bể chứa. Đó là một thách thức đòi hỏi việc sử dụng nhiều cảm biến điện tử.

“Đối với tình trạng không trọng lực, mỗi cảm biến cần các dây dẫn, hay còn gọi là 'dây dẫn chính', để cung cấp một tín hiệu cảm biến, cùng với một dây nối đất được dùng chung”, Chen giải thích. “Vì vậy, có nghĩa là nhiều dây dẫn chính - nhiều hơn 40 dây - là cần thiết để có được các số đo từ nhiều cảm biến. Tôi nghĩ phải có một cách nào đó tốt hơn để làm điều đó”.

Và đúng là có một phương pháp như vậy. Nhóm nghiên cứu quay sang cảm biến sợi quang, một trong những công nghệ cảm biến tốt nhất để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt nhờ khả năng ghép kênh phi thường của chúng và khả năng không bị nhiễu điện từ. Và nhóm nghiên cứu có thể đóng gói nhiều cảm biến này vào trong một sợi quang duy nhất để giảm hoặc loại bỏ những vấn đề liên quan đến có nhiều dây dẫn chính.

“Một thách thức lớn khác, chúng tôi giải quyết là làm thế nào đo hoạt động trong sợi quang”, Chen nói. “Nếu bạn nghiên cứu sợi quang, đó là một cáp để truyền tín hiệu nhưng cũng là một cáp có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng - các sợi quang tương tự có thể cung cấp cả tín hiệu và năng lượn quang để đo hoạt động. Nó cải thiện đáng kệ độ nhạy, chức năng và sự nhanh nhẹn của cảm biến sợi quang mà không ảnh hưởng những lợi thế nội tại của cảm biến sợi quang. Đó là bản chất của công trình của chúng tôi”.

Dựa trên một công nghệ tương tự, các cảm biến hóa học có độ nhạy cao cũng có thể được phát triển trong môi trường đông lạnh. “Năng lượng quang trong sợi quang có thể được khai thác để làm nóng cục bộ các cảm biến hóa học trong sợi quang để tăng độ nhạy cảm của nó”, Chen nói. “Năng lượng quang trong sợi quang cũng có thể được chuyển đổi thành năng lượng siêu âm, sóng cực ngắn hoặc các ứng dụng thú vị khác bởi vì hàng chục hoặc hàng trăm cảm biến thông minh có thể được tích hợp trong một sợi quang đơn lẻ. Nó chỉ đòi hỏi đặt một sợi quang trong dòng lưu lượng khí - thậm chí tại các điểm bị nhiều từ mạnh”.

Xem Thêm

Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức trong sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc
Ngày 25/6/2025, tại Tp. Huế, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Huế (Liên hiệp Hội TP. Huế) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức để góp phần tích cực cho sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc theo tinh thần Nghị quyết số 45-NQ/TW ngày 24/11/2023”.
An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Tuổi trẻ VUSTA tự hào được rèn luyện, trưởng thành dưới cờ Đảng quang vinh
Đại hội Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam (VUSTA) nhiệm kỳ 2025–2030 được tổ chức thành công vào sáng ngày 21/7. Tại Đại hội, đại diện Đoàn Thanh niên VUSTA đã có bài phát biểu chúc mừng đại hội. Bí thư Đoàn Thanh niên Lê Thị Thủy khẳng định: “Tuổi trẻ VUSTA tự hào được rèn luyện, trưởng thành dưới cờ Đảng quang vinh và luôn xác định rõ vai trò, trách nhiệm của mình trong công cuộc đổi mới đất nước”.
Cuộc thi sáng tác biểu trưng (logo) Đảng uỷ Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương
Hướng tới chào mừng Đại hội Đảng bộ Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương lần thứ I, nhiệm kỳ 2025-2030, Cuộc thi sáng tác biểu trưng (logo) Đảng uỷ Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương và biểu trưng (logo) Đại hội đại biểu Đảng bộ Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương lần thứ I, nhiệm kỳ 2025 – 2030 được chính thức khởi động từ ngày 18/7/2025.