Enciclopedia de Tecnología de Sensores de Red de Bragg en Fibra - Preguntas Frecuentes FBG - Preguntas Frecuentes del Sensor FBG - Preguntas Frecuentes del Desmodulador FBG - Análisis de Problemas Comunes de Aplicación FBG

Este artículo analiza los inconvenientes inherentes de las rejillas de fibra de Bragg (FBG), que plantean desafíos técnicos en el embalaje de sensores de rejilla de fibra de Bragg (sensores FBG). También presenta el preciso sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra (termómetro de rejilla de fibra de Bragg) y propone soluciones de compensación de temperatura para sensores de tensión de rejilla de Bragg de fibra y sensores de tensión de rejilla de Bragg de fibra desarrollados por DCYS. El artículo también menciona cadenas/conjuntos de rejillas de Bragg de fibra (FBG) y sensores de rejilla de Bragg de fibra en serie con FBG (sensores FBG en serie).

En el artículo anterior, 'Principios Básicos de las Redes de Bragg en Fibra y los Sensores de Red de Bragg en Fibra - Parte 2: Principios de Detección FBG,' aprendimos que las redes de Bragg en fibra (FBG) pueden medir directamente cantidades físicas fundamentales como tensión, deformación y temperatura. Esta medición directa es posible porque el período de la rejilla (paso de la rejilla) de las FBG está directamente relacionado con tres parámetros físicos básicos: fuerza (fuerza de tracción o compresión), longitud (alargamiento o contracción) y temperatura (calentamiento o enfriamiento). Entre estos cambios, las variaciones de fuerza y temperatura se consideran causas, mientras que los cambios de longitud se consideran resultados (como se muestra en la Figura 1).

Figura 1

Las conclusiones mencionadas anteriormente forman la base teórica para la detección con redes de Bragg en fibra (FBG) y sensores de red de Bragg en fibra (sensores FBG). Sin embargo, también presentan un nuevo desafío o dificultad técnica, que es la desventaja inherente de las redes de Bragg en fibra.

1. Desventajas de las Redes de Bragg en Fibra (FBG) y Desafíos de Empaquetado de los Sensores de Red de Bragg en Fibra (Sensores FBG)

The problem we face is that when using a fiber Bragg  grating (FBG) y a fiber Bragg grating sensor (FBG sensor) for sensing y detection, we observe a change in the reflected wavelength (corresponding to the change in grating pitch). The challenge lies in determining whether this change is caused by force variations or temperature variations.

A menos que se aborde este problema, es imposible determinar el tipo de sensor de red de Bragg en fibra que se está utilizando (sensor de temperatura de red de Bragg en fibra, sensor de tensión de red de Bragg en fibra o sensor de deformación de red de Bragg en fibra). Además, es difícil garantizar la precisión de las mediciones obtenidas de los sensores de red de Bragg en fibra.

2. Comience con un Sensor de Temperatura de Red de Bragg en Fibra Preciso

En esta era extraordinaria, DCYS ha tenido la suerte de apoyarse en gigantes de múltiples industrias y ha combinado creativamente la moderna industria de fabricación de tuberías metalúrgicas con la industria de detección de rejillas de fibra de Bragg. Como resultado, hemos desarrollado nuestra propia solución para abordar el desafío de separar la temperatura y la tensión/deformación en rejillas de Bragg de fibra (FBG) y sensores de rejilla de Bragg de fibra (sensores FBG). Esta solución ha llevado a la creación de la serie de sensores de rejilla de Bragg de fibra con tubo de acero sin costura capilar OFSCN® (consulte las Figuras 2 y 3 para ver la estructura de embalaje del sensor de rejilla de Bragg de fibra).

Figura 2

Figura 3

La Figura 2 muestra el sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra de tubo de acero sin costura capilar OFSCN® (Tipo 01). Podemos afirmar con seguridad que este sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra logra perfectamente la separación de temperatura y tensión/deformación, tanto en principio como en mediciones prácticas. Proporcionaremos más detalles y evidencia experimental en artículos posteriores.

Este producto también ofrece alta sensibilidad, rápida conducción del calor, excelente precisión, tamaño compacto, peso ligero, alta resistencia a la tracción y a la compresión, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia al agua y a la humedad, no combustibilidad y otras características. Es un innovador sensor de temperatura de rejilla de fibra de Bragg. Con este producto, esperamos que DCYS pueda ayudar a avanzar en toda la industria de detección de rejillas de Bragg de fibra y contribuir a su mayor desarrollo.

3. Principios de Compensación de Temperatura para Sensores de Tensión de Red de Bragg en Fibra y Sensores de Deformación de Red de Bragg en Fibra

La Figura 3 muestra el sensor de tensión/deformación de rejilla de Bragg de fibra de tubo de acero sin costura capilar OFSCN® (Tipo 02). Aunque este producto no logra la separación de temperatura y tensión/deformación de forma independiente, se puede utilizar junto con el sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra de tubo de acero sin costura capilar OFSCN® (Tipo 01) para abordar el desafío de la temperatura y la separación de tensión/deformación, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4

4. Concepto de Cadenas/Arreglos de Redes de Bragg en Fibra (FBG) y Sensores de Red de Bragg en Fibra en Serie (Sensores FBG con FBG)

Para comprender mejor el diagrama anterior, primero complementemos algunos conocimientos básicos sobre las rejillas de Bragg de fibra (FBG). Una de las características flexibles de los sensores de rejilla de Bragg de fibra es la capacidad de lograr una detección multipunto. En teoría, podemos inscribir numerosos FBG con diferentes longitudes de onda en un solo sensor, lo que permite la detección distribuida de uno o múltiples parámetros físicos (correspondiente al sensor de rejilla de Bragg de fibra distribuida con tubo capilar de acero sin costura OFSCN®).

Para un ejemplo específico, consulte la Figura 5, que ilustra una fibra con nueve FBG de diferentes longitudes de onda. Esta configuración permite la medición simultánea en nueve puntos diferentes.

Figura 5

Figura 6 La Figura 6 muestra la distribución de longitudes de onda de un arreglo de redes de Bragg en fibra de ocho canales (FBG) en un analizador de espectro óptico.

5. Compensación de Temperatura para Sensores de Red de Bragg en Fibra

Volviendo al ejemplo de la Figura 4, utilizamos dos sensores de rejilla de Bragg de fibra de tubo capilar sin costura OFSCN®, el sensor 1 y el sensor 2, con diferentes longitudes de onda. El sensor 1 es sensible tanto a la temperatura como al estrés/deformación, mientras que el sensor 2 solo es sensible a la temperatura. Se colocan en el mismo ambiente, con la misma temperatura. Para el Sensor 1, el cambio en la longitud de onda incluye la influencia tanto de la temperatura como de la tensión/deformación. Sin embargo, ya conocemos su temperatura con precisión (por el Sensor 2), por lo que podemos restar el impacto de la temperatura en el cambio de longitud de onda, dejando solo el efecto de la tensión/deformación (los detalles del cálculo se pueden encontrar en la fórmula: ΔλＢ ＝λＢ（１－Ｐｅ）Δε＋λＢ（αｆ－ξ）ΔＴ).

En esta configuración de sensor, el Sensor 1 se convierte en un sensor de tensión de red de Bragg en fibra y un sensor de deformación de red de Bragg en fibra calibrados con precisión (este proceso de cálculo se conoce como compensación de temperatura para sensores de red de Bragg en fibra).

El sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra de tubo capilar sin costura OFSCN® también se puede utilizar para compensación de temperatura en otras aplicaciones, como sensores de vibración de rejilla de Bragg de fibra, sensores de forma de rejilla de Bragg de fibra, sensores de gas de rejilla de Bragg de fibra y sensores de presión de rejilla de Bragg de fibra.

Con base en la discusión anterior, los sensores de rejilla de Bragg de fibra de tubo capilar de acero sin costura OFSCN® producidos por DCYS logran con éxito la separación de temperatura y tensión/deformación, superando los inconvenientes inherentes de las rejillas de fibra de Bragg. La clave radica en el hecho de que el sensor de temperatura de rejilla de Bragg de fibra de tubo capilar sin costura OFSCN® proporciona una medición de temperatura precisa que no se ve afectada por la tensión o la deformación. ¿Cómo logra DCYS esto? Los principios y misterios serán revelados en el próximo artículo. ¡Manténganse al tanto!

Nuestra filosofía es: '¡OFSCN®, haz la fibra óptica más fuerte!'