ファイバーブラッググレーティングセンシング技術百科事典 - FBG FAQ - FBGセンサーFAQ - FBG復調器FAQ - FBG共通応用問題分析

この記事では、分散型 FBG センサー (準分散型 FBG センサー、FBG ストリング/アレイ センサー、アレイ FBG センサー、またはマルチポイント FBG 温度計とも呼ばれます) の概念を紹介し、「分散型 FBG 温度センサーにはいくつの FBG を統合できますか?」という質問に答えます。また、多点温度測定用に FBG アレイ (FBG) をカプセル化する OFSCN® キャピラリー シームレス スチール チューブ FBG センサーの機能も紹介し、実際の製品画像と測定結果を提供します。

 

1. 分散型FBGセンサーの概念とFBGの数（分散型FBGセンサー）

FBGストリング/アレイセンサーは、光ファイバー上に異なる波長の複数のFBGを刻印してFBGストリング/アレイを形成し、それをパッケージングしてFBGセンサーとしたものです。FBGストリング/アレイセンサーは、分散型FBGセンサー、準分散型FBGセンサー、多点FBG温度計とも呼ばれます。

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

理論上、単一の光ファイバーに無限の数のFBGを刻印できますが、必要なのは異なるFBGが異なるブラッグ波長を持つことだけです。

 

図1	図2

しかし、実際には、ブロードバンド光源とFBG復調器の受信検出モジュールによる制限があります。波長範囲は限られています。さらに、FBGの波長は温度とひずみによって変化します。したがって、FBG波長間に重なりがないことを確認する必要があります。これにより、FBG復調器はそれぞれの反射波長に基づいて異なるFBGを識別できます。

FBGの数に影響を与えるもう一つの要因は、反射FBGを受信する際の利用可能な電力です。これは、復調器の送信電力、経路損失（曲げ損失、コネクタ損失、接続損失、ファイバー長損失を含む）、およびFBGの反射率に依存します。

したがって、使用できるFBGの数にはいくつかの要因が影響します。一般的に、一般的に使用されるCバンドでは、単一の分散型FBGセンサーに20個以下のFBGを使用することを推奨します（異なるアプリケーションを分析する必要があります）。

図3

 

2. 準分散型ファイバーFBGグレーティングセンサーとFBGストリング/アレイの物理図（FBGストリング/アレイセンサー）

OFSCN® は、FBG アレイのパッケージ化において豊富な経験があり、分散型 FBG センサー (準分散型 FBG センサーとも呼ばれます) を顧客に提供できます。例を以下の図 (図 4 および図 5) に示します。ここでは、波長の異なる 8 つの FBG が短い光ファイバー上に刻まれており、8 点の同時測定が可能です。

 

図4

図5 （上の画像は、光スペクトラムアナライザを使用した8つの異なる波長のFBGアレイを持つ光ファイバーの波長分布を示しています。）

図6

 

3. FBGアレイとは

「FBGアレイ」とは、ファイバーブラッググレーティング（FBG）アレイを指します。FBGは、光ファイバー内のグレーティング構造を利用して、ひずみ、温度、変位、力、振動などの物理量を測定する光ファイバーセンサー技術です。

FBG アレイは、複数の FBG 測定点が 1 つまたは複数の光ファイバー上に分散または配置されている構成を表します。これにより、複数の測定点を備えた単一ファイバー OFSCN (光周波数走査) FBG センサー、または各ファイバー上に複数の測定点を備えたマルチファイバー OFSCN FBG センサーを形成できます。

前述の OFSCN FBG センサーをさまざまな位置に配置することで、FBG アレイにより複数の測定点を同時に監視できるようになり、OFSCN FBG 復調ソフトウェア プラットフォーム上で包括的な 3 次元環境情報が提供されます。

FBGアレイの用途は多様で、特に構造モニタリングの分野で顕著です。例えば、橋や建物にFBGアレイを設置することで、構造の変形、ひずみ、振動をリアルタイムで監視できます。さらに、FBGアレイは石油・ガスパイプライン、風力タービンブレードなどの分野でも利用され、複雑な環境での多点高精度測定を可能にします。

要約すると、FBGアレイは異なる位置に分散した複数のFBGセンサーを組み込んでおり、さまざまなアプリケーションシナリオに適した柔軟で高精度な光ファイバーセンシングソリューションを提供します。

FBG アレイの概念には、ファイバー ブラッグ グレーティング、FBG センサー、OFSCN FBG 復調器ソフトウェア プラットフォームが統合されています。

4. FBGセンサーアレイとは何か、FBGアレイとの違いは何か

「FBGセンサーアレイ」と「FBGアレイ」は、強調する点が若干異なります。FBGセンサーアレイ：

• 定義： FBGセンサーアレイとは、複数のFBGセンサーを特定の領域に分布または配置したものを指し、1つまたは複数のファイバーブラッググレーティングセンサー上に存在します。
• 特徴： この用語は、FBGセンサーの複数構成を強調し、単一のファイバーブラッググレーティングセンサーだけでなく、複数のグレーティングセンサーの全体的な配置をカバーします。

FBGアレイ：

• 定義： FBGアレイは通常、1本または複数のファイバー上に複数のFBG測定ポイントを配置し、アレイ構造を形成することを指します。
• 特徴： この用語は、FBGのアレイ性を強調し、単一ファイバー上または複数ファイバー上の複数のファイバーブラッググレーティング測定ポイントを含みます。

実際の使用では、これらの2つの用語は、どちらも多点測定または監視を実現するためにエリア内の複数のFBG測定ポイントの配置を表すため、しばしば互換的に使用されます。したがって、それらの違いは主に、FBGが個別に強調されるかどうかの重点に反映されます。一部の文脈では、「FBGアレイ」はアレイ全体の構造と構成を強調するのに対し、「FBGセンサーアレイ」は個々のセンサーのレイアウトをより強調する場合があります。

5. Use the OFSCN FBG demodulator to graphically display the fiber grating sensing array (multi-point fiber Bragg grating sensor/FBGストリング/アレイセンサー) 分散測定を実現するため

OFSCN ファイバー ブラッグ グレーティング復調器を使用して、ファイバー ブラッグ グレーティング センシング アレイをグラフィカルに表示し、分散測定を実現できます。以下にいくつかの例を示します(例として温度測定を取り上げます)。

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

B、複数の測定点を持つ複数のファイバーブラッググレーティング温度センサーによって形成される三次元温度測定図は次のように示されます：

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:

当社の理念は「OFSCN®で光ファイバーを強くしよう！」です。