Enzyklopädie der Faser-Bragg-Gitter-Sensortechnologie - FBG FAQ - FBG Sensor FAQ - FBG Demodulator FAQ - Analyse häufiger Anwendungsprobleme von FBG

This article introduces the concept of Verteilte FBG-Sensoren (also known as quasi-Verteilte FBG-Sensoren, FBG string/array sensor, array FBG sensors, or multi-point FBG thermometers) and answers the question, 'How many FBG can be integrated into a distributed FBG temperature sensor?' It also introduces the capability of OFSCN® Capillary Seamless Steel Tube FBG Sensors to encapsulate FBG arrays (FBGs) for multi-point temperature measurements and provides actual product images and measurement results.

1. Konzept der verteilten FBG-Sensoren und Anzahl der FBGs (verteilte FBG-Sensoren)

Ein FBG Saiten-/Arraysensor - das Einbringen mehrerer FBGs mit unterschiedlichen Wellenlängen in eine Glasfaser, um ein FBG Saiten-/Array zu bilden, und dessen Einkapselung zu einem FBG-Sensor. Der FBG Saiten-/Arraysensor wird auch als verteilte FBG-Sensoren, quasi-verteilte FBG-Sensoren und Mehrpunkt-FBG-Thermometer bezeichnet.

A FBG string/array sensor allows simultaneous measurements of multiple points und parameters using a single sensor.

Theoretisch können Sie eine unendliche Anzahl von FBGs auf einer einzigen Glasfaser einbringen, vorausgesetzt, dass verschiedene FBGs unterschiedliche Bragg-Wellenlängen haben.

Abbildung 1	Abbildung 2

In der Praxis gibt es jedoch Einschränkungen aufgrund der Breitband-Lichtquelle und des Empfangs-Detektionsmoduls des FBG-Demodulators. Der Wellenlängenbereich ist begrenzt. Zusätzlich ändert sich die Wellenlänge des FBG mit Temperatur und Dehnung. Daher ist es notwendig, sicherzustellen, dass es keine Überlappung zwischen den FBG-Wellenlängen gibt. Dies ermöglicht dem FBG-Demodulator, verschiedene FBGs anhand ihrer jeweiligen Reflexionswellenlängen zu unterscheiden.

Ein weiterer Faktor, der die Anzahl der FBGs beeinflusst, ist die verfügbare Leistung beim Empfang der reflektierten FBGs. Dies hängt von der Sendeleistung des Demodulators, den Verlusten entlang des Pfades (einschließlich Biegeverlusten, Steckverbinderverlusten, Spleißverlusten und Faserlängenverlusten) und der Reflektivität der FBGs ab.

Somit beeinflussen mehrere Faktoren die Anzahl der verwendbaren FBGs. Im Allgemeinen wird für das häufig verwendete C-Band empfohlen, nicht mehr als 20 FBGs auf einem einzelnen verteilten FBG-Sensor zu verwenden (es ist notwendig, verschiedene Anwendungen zu analysieren).

Abbildung 3

2. Quasi-verteilte Faser-FBG-Gitter-Sensoren und physikalisches Diagramm von FBG-Saiten/Arrays (FBG Saiten-/Arraysensoren)

OFSCN® has extensive experience in packaging FBG arrays and can provide customers with Verteilte FBG-Sensoren (also known as quasi-Verteilte FBG-Sensoren). An example is shown in the figures below (Figure 4 and 5), where eight FBGs with different wavelengths are inscribed on a short length of optical fiber, enabling simultaneous measurements of eight points.

Abbildung 4

Abbildung 5 (Das obige Bild zeigt die Wellenlängenverteilung einer Glasfaser mit einem FBG-Array von acht verschiedenen Wellenlängen, aufgenommen mit einem optischen Spektrumanalysator.)

Abbildung 6

3. Was ist ein FBG-Array

Ein 'FBG-Array' bezieht sich auf ein Faser-Bragg-Gitter (FBG) Array. FBG ist eine Faseroptiksensor-Technologie, die die Gitterstruktur innerhalb der Glasfaser nutzt, um physikalische Größen wie Dehnung, Temperatur, Verschiebung, Kraft, Vibration und mehr zu messen.

An FBG array represents a configuration where multiple FBG measurement points are distributed or arranged on one or multiple optical fibers. This can form a single-fiber OFSCN (Optical Frequency Scanning) FBG sensor with multiple measurement points or a multi-fiber OFSCN FBG sensor with multiple measurement points on each fiber.

By deploying the aforementioned OFSCN FBG sensors at various positions, an FBG array allows simultaneous monitoring of multiple measurement points, providing comprehensive three-dimensional environmental information on the OFSCN FBG demodulator software platform.

Die Anwendungen von FBG-Arrays sind vielfältig, insbesondere im Bereich der Strukturüberwachung. Zum Beispiel ermöglicht die Installation eines FBG-Arrays an Brücken oder Gebäuden die Echtzeitüberwachung von strukturellen Verformungen, Dehnungen und Vibrationen. Darüber hinaus finden FBG-Arrays Anwendung in Bereichen wie Öl- und Gasleitungen, Windturbinenblättern usw., wodurch hochpräzise Messungen an mehreren Punkten in komplexen Umgebungen ermöglicht werden.

Zusammenfassend bietet ein FBG-Array, das mehrere an verschiedenen Positionen verteilte FBG-Sensoren integriert, eine flexible und hochpräzise faseroptische Sensorlösung für verschiedene Anwendungsszenarien.

The concept of an FBG array integrates Fiber Bragg Grating, FBG sensors, und the OFSCN FBG demodulator software platform.

4. Was ist ein FBG-Sensorarray, und welche Unterschiede gibt es zum FBG-Array

'FBG-Sensorarray' und 'FBG-Array' betonen leicht unterschiedliche Aspekte.FBG-Sensorarray:

• Definition: Ein FBG-Sensorarray bezieht sich auf die Verteilung oder Anordnung mehrerer FBG-Sensoren in einem bestimmten Bereich, die sich auf einem oder mehreren Faser-Bragg-Gitter-Sensoren befinden können.
• Merkmale: Dieser Begriff betont die Mehrfachkonfiguration von FBG-Sensoren und umfasst die gesamte Anordnung mehrerer Gittersensoren, nicht nur die Konzentration auf einen einzelnen Faser-Bragg-Gitter-Sensor.

FBG-Array:

• Definition: Ein FBG-Array bezieht sich typischerweise auf die Konfiguration mehrerer FBG-Messpunkte auf einer oder mehreren Fasern, die eine Array-Struktur bilden.
• Merkmale: Dieser Begriff betont den Array-Charakter von FBGs, der mehrere Faser-Bragg-Gitter-Messpunkte auf einer einzelnen Faser oder auf mehreren Fasern umfasst.

Im praktischen Gebrauch sind diese beiden Begriffe oft austauschbar, da sie beide die Anordnung mehrerer FBG-Messpunkte in einem Bereich bezeichnen, um eine Mehrpunktmessung oder -überwachung zu erreichen. Der Unterschied zwischen ihnen spiegelt sich daher hauptsächlich in der Betonung wider, ob die FBGs einzeln hervorgehoben werden. In einigen Kontexten könnte 'FBG-Array' die Gesamtstruktur und Konfiguration des gesamten Arrays betonen, während 'FBG-Sensorarray' mehr Wert auf die Anordnung einzelner Sensoren legen könnte.

5. Use the OFSCN FBG demodulator to graphically display the fiber grating sensing array (multi-point fiber Bragg grating sensor/FBG Saiten-/Arraysensoren) zur Erzielung verteilter Messungen

You can use the OFSCN fiber Bragg grating demodulator to graphically display the fiber Bragg grating sensing array to achieve distributed measurement. Here are some examples(taking temperature measurement as an example):

A, The temperature measurement plane formed by multiple OFSCN FBG temperature sensors with multiple measuring points is shown as follows:

B, Das dreidimensionale Temperaturmessdiagramm, das durch mehrere Faser-Bragg-Gitter-Temperatursensoren mit mehreren Messpunkten gebildet wird, ist wie folgt dargestellt::

C, In the OFSCN Fiber Bragg Grating Interrogator, you can also map these fiber Bragg grating sensing measuring point arrays to the real world by uploading photos:

Our philosophy is: 'OFSCN®, make optical fiber stronger!'