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

In diesem Artikel wird die Empfindlichkeit von FBG-Temperatursensoren aus der Perspektive der Wärmeleitfähigkeit (Temperaturänderungsleitungsgeschwindigkeit) erörtert. Mit anderen Worten bezieht es sich auf die Fähigkeit von FBG-Temperatursensoren, genaue Temperaturänderungen in kürzester Zeit zu erkennen (ihre Reaktionsfähigkeit auf sich schnell ändernde Temperaturen). Es unterstreicht auch die hohe Empfindlichkeit und schnelle Wärmeleitung der Verkapselungsmaterialien und der Struktur, die in den FBG-Temperatursensoren der Serie OFSCN® mit kapillaren nahtlosen Stahlrohren verwendet werden.

1. Konzept der Wärmeleitfähigkeitsempfindlichkeit bei Faser-Bragg-Gitter-Temperatursensoren

Eine weitere Möglichkeit, die Empfindlichkeit von FBG-Temperatursensoren zu analysieren, ist die Betrachtung ihrer Reaktionsgeschwindigkeit auf Temperaturänderungen (im Vergleich zu einem anderen Artikel:'Empfindlichkeit von FBG-Temperatursensoren - Auflösungsperspektive').
In diesem Zusammenhang bezieht sich die Empfindlichkeit von FBG-Temperatursensoren auf die Zeit, die der Sensor benötigt, um Temperaturänderungen widerzuspiegeln, wenn das Messobjekt oder die Umgebung Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.

Ein hochempfindlicher Sensor ist in der Lage, Temperaturänderungen schneller zu erkennen. Dabei spielen die Wärmeleitfähigkeit und der Abstand eine entscheidende Rolle, die durch das Material und die Struktur des faseroptischen Gittersensors beeinflusst werden.

2. Gründe für die hohe Wärmeleitfähigkeitsempfindlichkeit von OFSCN® FBG-Temperatursensoren mit nahtlosem Kapillarstahlrohr

OFSCN® FBG-Temperatursensoren mit nahtlosem Kapillarstahlrohr (FBG-Thermometer, FBG-Temperaturfühler), bereitgestellt von DCYS, weisen eine hohe Empfindlichkeit auf. Das Geheimnis liegt im Material und Aufbau der Sensoren.

Abbildung 1	Abbildung 2

Wie in Abbildung 1, 2 und 3 dargestellt, verwenden OFSCN® FBG-Temperatursensoren mit nahtlosen Kapillarstahlrohren eine einzigartige patentierte Technologie der Einkapselung nahtloser Edelstahlrohre. Mit einem minimalistischen Design und dem Verzicht auf Klebstoffe oder Hilfsmaterialien weisen diese Sensoren eine außergewöhnliche Empfindlichkeit auf und reagieren schnell auf Temperaturänderungen in der getesteten Umgebung.

Das in OFSCN® FBG-Temperatursensoren mit nahtlosem Kapillarstahlrohr verwendete Edelstahlmaterial weist eine Wärmeleitfähigkeit von 0,16/(W/m℃)×10² auf, was im Vergleich zu anderen häufig verwendeten Materialien relativ hoch ist. Darüber hinaus führt die geringe Größe des Sensors mit einem Durchmesser von 0,9 mm bis 0,6 mm zu einer kurzen Wärmeleitstrecke. Dadurch weist der gesamte Sensor eine hohe Empfindlichkeit auf und spiegelt Temperaturschwankungen in den getesteten Objekten und der Umgebung umgehend wider.

Abbildung 3

In addition, because the volume of OFSCN® capillary seamless steel tube FBG temperature sensor (FBG thermometer, FBG temperature probe) is small, the main structure diameter is generally only 0.9 mm, and the minimum diameter is 0.6 mm ( see Abbildung 4 below ). Therefore, the thermal conductivity distance is very short. Reflected in the demodulation equipment, it shows that the sensitivity of the entire sensor is very high, which can quickly reflect the rapid temperature change of measured object and environmental.

Abbildung 4

3. Verbesserung oder Reduzierung der Wärmeleitfähigkeitsempfindlichkeit von OFSCN® Kapillar-Thermosensoren mit nahtlosem Stahlrohr FBG

Wenn wir den FBG-Temperatursensor (FBG-Thermometer, FBG-Temperaturfühler) mit nahtlosem Kapillarstahlrohr OFSCN® für Temperaturtests verwenden, gilt natürlich nicht: Je schneller die Wärmeleitungsgeschwindigkeit des Sensors, desto besser.

Die Wärmeleitfähigkeitsgeschwindigkeit der FBG-Temperatursensoren mit kapillaren nahtlosen Stahlrohren OFSCN® kann individuell angepasst werden, indem die Struktur basierend auf der von DCYS bereitgestellten Verkapselungstechnologie für nahtlose Edelstahlrohre geändert wird. Diese Modifikationen ermöglichen die Anpassung der Wärmeleitfähigkeitsempfindlichkeit des Sensors an spezifische Anforderungen. Zum Beispiel:

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Hinweis: Die obigen Produktabbildungen sind maßstabsgetreu gezeichnet, obwohl die Dicke variieren kann.

Anmerkung vom 9. September 2019:

Nach Gesprächen mit Branchenexperten wurde bestätigt, dass FBG-Sensoren Temperaturänderungen mit einer Rate von mindestens 1000 Hz erkennen können, was bedeutet, dass sie Temperaturschwankungen über 1000 Mal pro Sekunde widerspiegeln können. Aufgrund der Vorteile, die sich aus der einzigartigen Struktur und dem patentierten Design der FBG-Temperatursensoren mit kapillaren nahtlosen Stahlrohren OFSCN® ergeben, habe ich großes Vertrauen in ihre Wärmeleitfähigkeitsempfindlichkeit. Aufgrund von Einschränkungen bei den Testmethoden und -umgebungen können derzeit jedoch keine spezifischen Zahlenwerte bereitgestellt werden.

Unsere Philosophie lautet: „OFSCN®, optische Fasern stärker machen!“