Enzyklopädie der Faser-Bragg-Gitter-Sensorik - FBG-FAQ - FBG-Sensor-FAQ - FBG-Demodulator-FAQ - Analyse häufiger Anwendungsprobleme von FBG
Verteilte faseroptische Messtechnik und Faser-Bragg-Gitter-Messtechnik: Unterschiede in den Prinzipien, Unterschiede zwischen verteilten faseroptischen Sensoren und Faser-Bragg-Gitter-Sensoren, welche man wählen sollte.
Dieser Artikel stellt die Prinzipien der verteilten Glasfasersensorik sowie die Konzepte der Raman-Streuung, Rayleigh-Streuung und Brillouin-Streuung vor. Die Prinzipien der Faser-Bragg-Gitter-Sensorik werden ebenfalls beschrieben, und die Unterschiede zwischen diesen beiden Technologien werden verglichen. Dies legt die Grundlage für das Verständnis der Einsatzumgebungen und die Wahl zwischen verteilten Glasfasersensoren und Faser-Bragg-Gitter-Sensoren.
Inhaltsverzeichnis:
Die prinzipiellen Unterschiede zwischen Faser-Bragg-Gitter-Sensorik und verteilter Glasfasersensorik - Video
Unterschiede im Aussehen zwischen Faser-Bragg-Gitter-Sensoren und verteilten Glasfasersensoren
Unsere Freunde, die mit unserem Unternehmen vertraut sind, wissen, dass Dacheng Yongsheng ein Unternehmen ist, das sich auf Faser-Bragg-Gitter und Glasfaserschutz spezialisiert hat. Unsere patentierten Produkte umfassen Faser-Bragg-Gitter-Sensoren, verteilte Glasfasersensoren und gepanzerte Glasfaser-Patchkabel, die auf nahtloser Edelstahlrohr-Verkapselungstechnologie basieren.
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3. Das Prinzip der Faser-Bragg-Gitter-Sensoren - Das Prinzip der Faser-Bragg-Gitter-Sensorik
Im Bereich der Glasfasersensorik produzieren wir sowohl Faser-Bragg-Gitter-Sensoren als auch verteilte Glasfasersensoren. Was sind also die Unterschiede zwischen diesen beiden Glasfasersensorik-Technologien?
Die Faser-Bragg-Gitter-Sensorik ist eine Glasfasersensorik-Technologie, die auf Informationen der reflektierten Lichtwellenlänge basiert. Ihre Sensoreinheit ist das Faser-Bragg-Gitter. Daher hängt die zu messende physikalische Größe nicht nur vom Faser-Bragg-Gitter-Demodulator, sondern auch vom Faser-Bragg-Gitter ab. Es handelt sich um eine Kurzstrecken-Punkt-zu-Punkt-Messung (Einzelpunkt oder Mehrpunkt), selbst bei Mehrpunkt-Faser-Bragg-Gitter-Sensoren, die als quasi-verteilt oder seriell bezeichnet werden, handelt es sich immer noch um eine Punkt-zu-Punkt-Messung. Die Erfassung der entsprechenden physikalischen Größe kann nur an der Stelle erfolgen, an der das Faser-Bragg-Gitter hergestellt wurde. Das Prinzip der Sensorik ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
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Abbildung 4 |
Das vom Faser-Bragg-Gitter-Demodulator ausgesendete Breitbandlicht tritt von links nach rechts in die Glasfaser ein. Wenn es das Faser-Bragg-Gitter passiert, reflektiert es ein schmalbandiges Licht einer bestimmten Wellenlänge zurück. Die Wellenlänge des schmalbandigen Lichts hängt vom Gitterabstand (Gitterperiode) des Faser-Bragg-Gitters ab. Der mathematische Ausdruck lautet: λ=2nΛ, wobei λ die Mittenwellenlänge des Faser-Bragg-Gitters, n der effektive Brechungsindex des Kerns und Λ der Gitterabstand (Gitterperiode) des Faser-Bragg-Gitters ist. Daher kann der Demodulator des Faser-Bragg-Gitters die entsprechende physikalische Größe demodulieren, indem er die Wellenlänge des reflektierten Lichts erfasst. Die durch die zu messende physikalische Größe verursachte Wellenlängenverschiebung des reflektierten Lichts kann vom Faser-Bragg-Gitter-Demodulator erfasst werden.
Die Gitterteilung (Gitterperiode) eines Faser-Bragg-Gitters (FBG) ändert sich mit der Temperatur und äußeren Kräften, indem es sich ausdehnt und zusammenzieht, verlängert und verkürzt. Nach der professionellen Verpackung durch den OFSCN-Faser-Bragg-Gitter-Sensor für nahtlose Stahlrohre entspricht die reflektierte Wellenlänge λ des Faser-Bragg-Gitter-Sensors den drei physikalischen Größen Temperatur, Kraft und Länge. Dies ist das Grundprinzip der Faser-Bragg-Gitter-Sensortechnologie.
4. Das Prinzip der verteilten Glasfasersensoren - Das Prinzip der verteilten Glasfasersensorik
Im Gegensatz zur Faser-Bragg-Gitter-Sensorik ist die gängige verteilte Glasfasersensorik (DFOS) eine Glasfasersensorik-Technologie, die auf mehreren Streuungsinformationen der Glasfaser wie Intensität, Frequenz und Phase basiert, wobei die Sensoreinheit die Glasfaser ist. Die gemessene physikalische Größe hängt nicht nur von der Glasfaser, sondern auch von der Modulations- und Demodulationsausrüstung und dem Algorithmus ab, und die gemessene physikalische Größe ist meist der Durchschnittswert der physikalischen Größe an der Stelle eines beliebigen Segments des Glasfasersensors (z. B. die Durchschnittstemperatur innerhalb eines 1-Meter-Bereichs auf einer 10-Kilometer-Glasfaser). Das Sensorprinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
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Abbildung 5 |
Ähnlich tritt Breitbandlicht, das von Glasfasersensorik-Geräten ausgesendet wird, von links nach rechts in die Glasfaser ein. Aufgrund der inhärenten Verunreinigungen in der Glasfaser wird Licht gestreut. Dies kann als Kollision von Lichtteilchen mit einigen inhärenten Verunreinigungen in der Glasfaser verstanden werden, was dazu führt, dass die Teilchen in verschiedene Richtungen abprallen, mit einer höheren Frequenz. Diese gestreuten Lichter werden zusammenfassend als Streulicht bezeichnet. Basierend auf den unterschiedlichen Frequenzeigenschaften des Streulichts können diese gestreuten Lichter als Rayleigh-Streuung, Raman-Streuung und Brillouin-Streuung klassifiziert werden.
Diese Streulichtsignale stehen normalerweise in Zusammenhang mit der Position, Temperatur, Spannung, Dehnung, Vibration und anderen physikalischen Größen der Glasfaserumgebung. Daher wurden verschiedene Geräte entwickelt, um die physikalischen Größen der Umgebung, in der sich die DFOS befindet, durch Messung von Änderungen der Streusignale innerhalb der Glasfaser zu messen.
Es ist zu beachten, dass das in der unteren linken Ecke des DFOS-Prinzipdiagramms in Abbildung 5 gezeigte Streusignal Raman-Streuung und Brillouin-Streuung ist, deren Frequenz, Intensität und einfallendes Licht weit unterschiedlich sind. Die Frequenz der Rayleigh-Streuung ist dieselbe wie die des einfallenden Lichts. Die Richtung der drei Arten von Streulicht ist nicht unbedingt entgegengesetzt, und was hier gezeichnet ist, dient nur der Veranschaulichung. Aufgrund der Komplexität der beteiligten DFOS-Technologie werden wir hier nicht ins Detail gehen.
5. Verpackung verteilter Glasfasersensoren - Verpackung von Faser-Bragg-Gitter-Sensoren
Unabhängig davon, ob sie auf der Fasergitter-Sensortechnologie oder der DFOS-Technologie basieren, handelt es sich bei beiden um Sensortechnologien, die auf Glasfaser basieren. Wir alle wissen, dass Glasfasern sehr leistungsstark, aber äußerst fragil sind. Ohne Schutz sind sie nahezu unbrauchbar. Das Anwendungsumfeld der faseroptischen Sensorik ist noch anspruchsvoller und komplexer als das der faseroptischen Kommunikation. Daher hat Beijing Da Cheng Yong Sheng Technology Co., Ltd. eine Reihe von Produkten entwickelt, die auf der Verpackungstechnologie für nahtlose Edelstahlrohre basieren, darunter faseroptische Gittersensoren der Serie OFSCN® micro® für nahtlose Stahlrohre, DFOS und gepanzerte faseroptische Jumper, die den Einsatzbereich von Glasfasern in rauen Umgebungen erweitern.
Die DFOS von Da Cheng Yong Sheng ist ein universelles Produkt, das an die Demodulationsausrüstung verschiedener Hersteller anpassbar ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf verschiedene Brillouin-Streuungs- (BOTDR, BOTDA, BOFDR usw.), Rayleigh-Streuungs- (OTDR, OFDR) und Raman-Streuungs- (FOTDR, FOFDR, ROTDR, ROFDR usw.) Glasfasersensoriksysteme. Prinzipiell ist keine Anpassung an eine bestimmte Ausrüstung erforderlich.
Im Folgenden wird der prinzipielle Unterschied zwischen der verteilten Fasersensortechnologie und der Fasergitter-Sensortechnologie erläutert. Da wir häufig auf Fragen von Kunden stoßen, welche Art von Fasersensoren sie zwischen OFSCN wählen sollen, werden wir ihre Anwendungsumgebungen in den folgenden Abschnitten ausführlich erläutern. Bitte bleiben Sie dran.
6. Unterschiede in den Anwendungsumgebungen zwischen Faser-Bragg-Gitter-Sensorik und verteilter Glasfasersensorik
Für Details zu den Unterschieden in den Anwendungsumgebungen zwischen Faser-Bragg-Gitter-Sensorik und verteilter Glasfasersensorik beachten Sie bitte Folgendes:
Unsere Philosophie lautet: „OFSCN®, optische Fasern stärker machen!“
DCYS ist ein professioneller Hersteller von FBG-Sensoren und ein Hersteller von verteilten optischen Fasersensoren. Wir stellen den Unterschied zwischen der Anwendungsumgebung von FBG-Sensoren und verteilten Glasfasersensoren, das Prinzip der FBG-Sensortechnologie und der verteilten Glasfasersensortechnologie dar; Die Produktmarke ist „OFSCN“.