موسوعة تقنية استشعار شبكة براغ الليفية - أسئلة شائعة عن FBG - أسئلة شائعة عن مستشعر FBG - أسئلة شائعة عن مزيل تشكيل FBG - تحليل مشاكل التطبيق الشائعة لـ FBG
المبادئ الأساسية لمحزوزات براغ الليفية ومستشعرات محزوز براغ الليفية - الجزء 2: مبادئ استشعار FBG
This article explains the basic principles of FBG based on actual optical waves. It helps readers understand the underlying mechanisms of FBG sensors, FBG strain sensors, و FBG temperature sensors. This article serves as a preliminary introduction to the OFSCN® capillary seamless steel tube FBG sensors produced by DCYS.
في المقال السابق، المبادئ الأساسية لشبكات براغ الليفية ومستشعرات شبكة براغ الليفية - الجزء الأول: انعكاس وتداخل الأمواج، we used sound waves as an analogy to understand the principles of OFSCN® capillary seamless steel tube FBG sensors, specifically the reflection و interference (interference) of waves.
اليوم، بناءً على هذا الأساس، سنقدم المبادئ الأساسية لمستشعرات FBG (بما في ذلك مبادئ FBG). هذه المقالة هي أيضًا مقال علمي شعبي وليست مقالًا بحثيًا. إذا وجد أي شخص أية أخطاء في هذه المقالة، يرجى التكرم بالإشارة إليها.
 |
| الصورة 1 |
1. شبكة براغ الليفية (FBG) في مستشعر شبكة براغ الليفية (مستشعر FBG)
مستشعر FBG هو نوع من مستشعرات الألياف البصرية. تستند عملية الاستشعار إلى تعديل طول موجة FBG بواسطة المعايير الفيزيائية الخارجية للحصول على معلومات الاستشعار. إنه مستشعر ألياف بصرية لتعديل الطول الموجي.
توضح الصورة أعلاه رسمًا تخطيطيًا لقلب ليفي بصري مزود بشبكة براغ الليفية (FBG) (قطرها الفعلي 9 ميكرومترات). باستخدام طرق مثل التعرض لضوء الأشعة فوق البنفسجية عبر قناع ضوئي، أو النقش نقطة بنقطة بالليزر الفمتوثانية، أو تقنيات معالجة أخرى، تتشكل أسطح انعكاس ضعيفة عديدة (لن نناقش شبكات أكثر تعقيدًا هنا) بنفس التباعد في قلب الألياف البصرية. تسمى أسطح الانعكاس الضعيفة هذه بشبكات الألياف البصرية، ويشار إلى المسافة بين كل سطح انعكاس ضعيف باسم خطوة الشبكة أو فترة الشبكة (ممثلة بالرمز Λ - يرجى تذكر هذا الرمز، حيث سيتم استخدامه في النص التالي).
 |
2. مبادئ استشعار FBG ومستشعر FBG
يمكن إجراء قياسات الاستشعار الأساسية باستخدام FBG المذكورة أعلاه. يظهر المبدأ في الصورة 3.
 |
3. Fomula of FBG و FBG Sensor Principle
The middle section of الصورة 3 represents a FBG or an encapsulated OFSCN® capillary seamless steel tube FBG Sensor. Broadband incident light enters the FBG sensor from one end of the grating. When the light encounters the FBG, most wavelengths of light pass through the FBG as transmitted light, while a small portion of specific wavelengths of light are reflected back (please note these specific wavelengths, which are the object of our detection and are represented by λB). There is a direct relationship between λB and the grating pitch (grating period) Λ we mentioned earlier, expressed by the mathematical formula: λB = 2neffΛ, where λ represents the reflected wavelength, neff is the refractive index of the optical fiber core, and Λ is the grating pitch (grating period).
يدخل الضوء المنعكس بعد ذلك إلى مزيل تشكيل FBG (غير معلم في الرسم البياني) ويتم إزالة تشكيله إلى إشارة طول موجي λB. نظرًا لأن مستشعر FBG متصل بجهاز استشعار FBG، يمكننا الحصول على إشارة طول موجي اختبار مختلفة λB في كل لحظة. من التعبير الرياضي السابق، يمكننا أن نفهم لماذا تتغير إشارة الطول الموجي λ العائدة في اللحظة التالية (ممثلة بـ ΔλB). السبب الأساسي هو أن خطوة الشبكة (فترة الشبكة) Λ للشبكة البصرية الليفية قد تغيرت (ممثلة بـ ΔΛ).
4. مبادئ FBG ومستشعر FBG لقياس درجة الحرارة والإجهاد والضغط
الآن، دعنا نبتعد عن الرموز الرياضية المعقدة ونتخيل سيناريوهات واقعية. ما الذي يمكن أن يسبب تغييرًا في خطوة الشبكة (فترة الشبكة) Λ؟
ربما تكون قد خمنت السبب المحتمل الأول: القوة. عندما تطبق شدًا على FBG، فإنه يتمدد، وعندما تطبق ضغطًا، فإنه ينكمش.
السبب المحتمل الثاني هو درجة الحرارة. يتمدد FBG عند تسخينه، مما يؤدي إلى استطالته، وينكمش عند تبريده، مما يؤدي إلى تقلصه.
During this process, clever individuals have associated the accurately detectable wavelength signals with three basic physical parameters: force (tension, compression), length (elongation, contraction), و temperature (heating, cooling). Therefore, the basic physical quantities that FBG Sensors can directly measure include stress, strain, و temperature (corresponding to OFSCN® capillary seamless steel tube FBG stress sensors, OFSCN® capillary seamless steel tube FBG strain sensors, و OFSCN® capillary seamless steel tube FBG temperature sensors, respectively).
 |
|
الصورة 4 |
As an introductory article about the OFSCN® capillary seamless steel tube series FBG sensor, we have simplified the mathematical calculations و considered the wavelength changes caused by stress, strain, و temperature. The mathematical calculation process for wavelength changes is more complex than the simple equation 'λB = 2neffΛ' we presented earlier. This complexity arises because the refractive index neff of the fiber optic core is also a variable. The overall formula is as follows: ΔλB = λB(1 - Pe)Δε + λB(αf - ξ)ΔT, but we will not delve into it here.
في هذه المرحلة، ربما تكون قد اكتسبت فهمًا معينًا لمبادئ عمل شبكات براغ الليفية ومستشعرات FBG. إذن، ما هي التحديات الأخرى الموجودة في الانتقال من FBG النظري إلى مستشعرات FBG المغلفة العملية؟ كيف يمكن معالجة هذه التحديات؟ سنناقش هذه الأمور في الأقسام التالية، لذا ترقبوا!
Our philosophy is: 'OFSCN®, make optical fiber stronger!'
المرفق 1:
مقدمة فيديو ذات صلة:
DCYS is a professional fiber bragg grating sensor manufacturer, providing the principle of FBG, FBG sensor temperature measurement principle, stress measurement principle, strain principle, temperature compensation principle و seamless steel tube packaging principle; the brand of FBG sensor is 'OFSCN '.