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一般的な応用問題分析
分布型光ファイバーセンシング技術と光ファイバーグレーティングセンシング技術：原理の違い、分布型光ファイバーセンサーと光ファイバーグレーティングセンサーの違い、どちらを選択するか。
この記事では、分散型光ファイバーセンシング技術の原理、ならびにラマン散乱、レイリー散乱、ブリルアン散乱の概念を紹介します。光ファイバーグレーティングセンシング技術の原理も説明し、これら2つの技術の違いを比較します。これにより、使用環境と分散型光ファイバーセンサーまたは光ファイバーグレーティングセンサーのどちらを選択するかを理解するための基礎が築かれます。
目次：
光ファイバーグレーティングセンシング技術と分散型光ファイバーセンシング技術の原理的な違い - ビデオ
光ファイバーグレーティングセンサーと分散型光ファイバーセンサーの外観の違い
弊社をご存知のお客様は、大成永盛が光ファイバーグレーティングと光ファイバー保護を専門とする会社であることをご存存知かと思います。当社の特許取得済み製品には、シームレスステンレス鋼管カプセル化技術に基づく光ファイバーグレーティングセンサー、分散型光ファイバーセンサー、および装甲光ファイバージャンパーが含まれます。
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図1 |
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図3 |
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3. 光ファイバーグレーティングセンサーの原理 - 光ファイバーグレーティングセンシング技術の原理
光ファイバーセンシングの分野では、光ファイバーグレーティングセンサーと分散型光ファイバーセンサーの両方を製造しています。では、これら2つの光ファイバーセンシング技術にはどのような違いがあるのでしょうか？
光ファイバーグレーティングセンシングは、反射光波長情報に基づく光ファイバーセンシング技術です。そのセンシングユニットは光ファイバーグレーティングです。したがって、テストされる物理量は、光ファイバーグレーティング復調器だけでなく、光ファイバーグレーティングにも依存します。これは短距離の点対点測定（単点または多点）であり、準分散型またはシリアルと呼ばれる多点光ファイバーグレーティングセンサーであっても、依然として点対点測定です。対応する物理量の検出は、光ファイバーグレーティングが製造された点でのみ行うことができます。そのセンシングの原理は次の図で確認できます。
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図4 |
光ファイバーグレーティング復調器から放出された広帯域光は、左から右へ光ファイバーに入射します。光ファイバーグレーティングを通過すると、特定の波長の狭帯域光を反射します。狭帯域光の波長は、光ファイバーグレーティングのグレーティング間隔（グレーティング周期）に依存します。数式は λ=2nΛ であり、ここで λ は光ファイバーグレーティングの中心波長、n はコアの有効屈折率、Λ は光ファイバーグレーティングのグレーティング間隔（グレーティング周期）です。したがって、光ファイバーグレーティングの復調器は、反射光の波長を検出することで対応する物理量を復調できます。テストされる物理量によって引き起こされる反射光の波長シフトは、光ファイバーグレーティング復調器によって検出できます。
The grating pitch (grating period) of a fiber Bragg grating (FBG) changes with temperature と external forces, expanding と contracting, lengthening と shortening. After being professionally packaged by OFSCN's seamless steel pipe fiber Bragg grating sensor, the reflected wavelength λ of the fiber Bragg grating sensor corresponds to the three physical quantities of temperature, force, と length. This is the basic principle of fiber Bragg grating sensing technology.
4. 分散型光ファイバーセンサーの原理 - 分散型光ファイバーセンシング技術の原理
光ファイバーグレーティングセンシングとは異なり、一般的な分散型光ファイバーセンシング（DFOS）は、光ファイバーの強度、周波数、位相などの複数の散乱情報に基づく光ファイバーセンシング技術であり、センシングユニットは光ファイバーです。それが測定する物理量は、光ファイバーだけでなく、変調・復調装置とアルゴリズムにも依存し、測定される物理量は、ほとんどの場合、光ファイバーセンサーの任意のセグメント（例えば、10キロメートルの光ファイバー上の1メートル範囲内の平均温度など）の物理量の平均値です。センシング原理は下の図に示されています。
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図5 |
同様に、光ファイバーセンシング装置から放出された広帯域光は、左から右へ光ファイバーに入射します。光ファイバー内の固有の不純物のため、光は散乱します。これは、光の粒子が光ファイバー内の固有の不純物と衝突し、粒子がさまざまな方向に跳ね返り、より高い周波数を持つと理解できます。これらの散乱光は総称して散乱光と呼ばれます。散乱光の異なる周波数特性に基づいて、これらの散乱光はレイリー散乱、ラマン散乱、ブリルアン散乱に分類できます。
これらの散乱光信号は、通常、光ファイバー環境の位置、温度、応力、ひずみ、振動、その他の物理量に関連しています。したがって、DFOSが配置されている環境の物理量を、光ファイバー内部の散乱信号の変化を測定することで測定するための様々なデバイスが開発されてきました。
図5のDFOS原理図の左下隅に示されている散乱信号は、ラマン散乱とブリルアン散乱であり、その周波数、強度、および入射光は大きく異なります。レイリー散乱の周波数は入射光と同じです。3種類の散乱光の方向は必ずしも反対ではなく、ここで描かれているのは説明目的のためだけです。DFOS技術の複雑さのため、ここでは詳細については説明しません。
5. 分散型光ファイバーセンサーのパッケージング - 光ファイバーグレーティングセンサーのパッケージング
Whether it is based on fiber grating sensing technology or DFOS technology, they are both sensing technologies based on fiber optic. We all know that fiber optics are very powerful but extremely fragile. Without protection, they are almost unusable. The application environment of fiber optic sensing is even more severe と complex than that of fiber optic communication. Therefore, Beijing Da Cheng Yong Sheng Technology Co., Ltd. has developed a series of products based on seamless stainless steel tube packaging technology, including OFSCN® micro® seamless steel tube series fiber optic grating sensors, DFOS, と armored fiber optic jumpers, which expand the applicable range of fiber optic in harsh environments.
大成永盛のDFOSは、様々なメーカーの復調装置に適応可能なユニバーサル製品であり、ブリルアン散乱（BOTDR、BOTDA、BOFDRなど）、レイリー散乱（OTDR、OFDR）、ラマン散乱（FOTDR、FOFDR、ROTDR、ROFDRなど）の様々な光ファイバーセンシングシステムが含まれますが、これらに限定されません。原則として、特定の装置セットと一致させる必要はありません。
The following is the difference in principles between distributed fiber sensing technology と fiber grating sensing technology. As we often encounter questions from customers about which type of fiber sensor to choose between OFSCN, we will explain their application environments in detail in the following sections. Please stay tuned.
6. 光ファイバーグレーティングセンシング技術と分散型ファイバーセンシング技術の応用環境の違い
光ファイバーグレーティングセンシング技術と分散型ファイバーセンシング技術の応用環境の違いの詳細については、以下を参照してください。
光ファイバーグレーティングセンサーと分散型ファイバーセンサーの応用環境の違い - FBGセンシング技術とDOFSセンシング技術の違い - 選び方
Our philosophy is: 'OFSCN®, make optical fiber stronger!'
DCYS is a professional manufacturer of FBG sensors と a manufacturer of distributed Optical Fiber Sensors. We provide the difference between the application environment of FBG sensors と distributed fiber optic sensors, the principle of FBG sensing technology と distributed Optical Fiber Sensing technology; the product brand is 'OFSCN'.