광섬유 브래그 격자 감지 기술 백과사전 - FBG FAQ - FBG 센서 FAQ - FBG 복조기 FAQ - FBG 일반 응용 문제 분석

This article introduces the concept of 분산형 FBG 센서 (also known as quasi-분산형 FBG 센서, FBG string/array sensor, array FBG sensors, or multi-point FBG thermometers) and answers the question, 'How many FBG can be integrated into a distributed FBG temperature sensor?' It also introduces the capability of OFSCN® Capillary Seamless Steel Tube FBG Sensors to encapsulate FBG arrays (FBGs) for multi-point temperature measurements and provides actual product images and measurement results.

1. 분산형 FBG 센서의 개념 및 FBG 수 (분산형 FBG 센서)

FBG 스트링/어레이 센서: 서로 다른 파장의 여러 FBG를 광섬유에 조각하여 FBG 스트링/어레이를 형성하고, 이를 캡슐화하여 FBG 센서로 만듭니다. FBG 스트링/어레이 센서는 분산형 FBG 센서, 준분산형 FBG 센서 및 다점 FBG 온도계라고도 합니다.

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

이론적으로 단일 광섬유에 무한한 수의 FBG를 조각할 수 있으며, 단지 다른 브래그 파장을 가진 다른 FBG만 있으면 됩니다.

그림 1	그림 2

그러나 실제로는 광대역 광원과 FBG 복조기의 수신 감지 모듈로 인해 제한이 있습니다. 파장 범위가 제한적입니다. 또한 FBG의 파장은 온도 및 변형에 따라 변합니다. 따라서 FBG 파장 사이에 중복이 없도록 해야 합니다. 이를 통해 FBG 복조기는 각 반사 파장을 기반으로 다른 FBG를 구별할 수 있습니다.

FBG 수에 영향을 미치는 또 다른 요소는 반사된 FBG를 수신할 때 사용 가능한 전력입니다. 이는 복조기의 전송 전력, 경로를 따른 손실(굽힘 손실, 커넥터 손실, 접합 손실 및 광섬유 길이 손실 포함), 그리고 FBG의 반사율에 따라 달라집니다.

따라서 여러 요소가 사용할 수 있는 FBG 수에 영향을 미칩니다. 일반적으로 널리 사용되는 C-대역의 경우, 단일 분산형 FBG 센서에 20개 이하의 FBG를 사용하는 것이 권장됩니다 (다양한 응용 분야를 분석해야 합니다).

그림 3

2. 준분산형 광섬유 FBG 격자 센서 및 FBG 스트링/어레이의 물리적 다이어그램 (FBG 스트링/어레이 센서)

OFSCN® has extensive experience in packaging FBG arrays and can provide customers with 분산형 FBG 센서 (also known as quasi-분산형 FBG 센서). An example is shown in the figures below (Figure 4 and 5), where eight FBGs with different wavelengths are inscribed on a short length of optical fiber, enabling simultaneous measurements of eight points.

그림 4

그림 5 (위 이미지는 광 스펙트럼 분석기를 사용하여 8가지 다른 파장의 FBG 어레이를 가진 광섬유의 파장 분포를 보여줍니다.)

그림 6

3. FBG 어레이란 무엇인가

'FBG 어레이'는 광섬유 브래그 격자(FBG) 어레이를 의미합니다. FBG는 광섬유 내의 격자 구조를 활용하여 변형률, 온도, 변위, 힘, 진동 등과 같은 물리량을 측정하는 광섬유 센서 기술입니다.

An FBG array represents a configuration where multiple FBG measurement points are distributed or arranged on one or multiple optical fibers. This can form a single-fiber OFSCN (Optical Frequency Scanning) FBG sensor with multiple measurement points or a multi-fiber OFSCN FBG sensor with multiple measurement points on each fiber.

By deploying the aforementioned OFSCN FBG sensors at various positions, an FBG array allows simultaneous monitoring of multiple measurement points, providing comprehensive three-dimensional environmental information on the OFSCN FBG demodulator software platform.

FBG 어레이의 응용 분야는 특히 구조 모니터링 분야에서 다양합니다. 예를 들어, 교량이나 건물에 FBG 어레이를 배치하면 구조물의 변형, 변형률 및 진동을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 또한 FBG 어레이는 석유 및 가스 파이프라인, 풍력 터빈 블레이드 등과 같은 분야에서 활용되어 복잡한 환경에서 여러 지점의 고정밀 측정을 가능하게 합니다.

요약하면, FBG 어레이는 서로 다른 위치에 분산된 여러 FBG 센서를 통합하여 다양한 응용 시나리오에 적합한 유연하고 고정밀의 광섬유 감지 솔루션을 제공합니다.

The concept of an FBG array integrates Fiber Bragg Grating, FBG sensors, 및 the OFSCN FBG demodulator software platform.

4. FBG 센서 어레이란 무엇이며, FBG 어레이와의 차이점은 무엇인가

'FBG 센서 어레이'와 'FBG 어레이'는 약간 다른 측면을 강조합니다.FBG 센서 어레이:

• 정의: FBG 센서 어레이는 특정 영역에 여러 FBG 센서가 분포하거나 배열된 것을 의미하며, 이는 하나 또는 여러 광섬유 브래그 격자 센서에 있을 수 있습니다.
• 특징: 이 용어는 FBG 센서의 다중 구성을 강조하며, 단일 광섬유 브래그 격자 센서에만 초점을 맞추지 않고 여러 격자 센서의 전체적인 배치를 포괄합니다.

FBG 어레이:

• 정의: FBG 어레이는 일반적으로 하나 이상의 광섬유에 여러 FBG 측정 지점이 구성되어 어레이 구조를 형성하는 것을 의미합니다.
• 특징: 이 용어는 FBG의 어레이 특성을 강조하며, 단일 광섬유 또는 여러 광섬유에 있는 여러 광섬유 브래그 격자 측정 지점을 포함합니다.

실제 사용에서는 이 두 용어가 종종 상호 교환적으로 사용됩니다. 둘 다 특정 영역에 여러 FBG 측정 지점을 배열하여 다점 측정 또는 모니터링을 달성하기 때문입니다. 따라서 둘 사이의 차이점은 주로 FBG가 개별적으로 강조되는지에 대한 강조점에 있습니다. 일부 맥락에서 'FBG 어레이'는 전체 어레이의 전반적인 구조와 구성을 강조할 수 있는 반면, 'FBG 센서 어레이'는 개별 센서의 배치에 더 중점을 둘 수 있습니다.

5. Use the OFSCN FBG demodulator to graphically display the fiber grating sensing array (multi-point fiber Bragg grating sensor/FBG 스트링/어레이 센서)를 통해 분산 측정 달성

You can use the OFSCN fiber Bragg grating demodulator to graphically display the fiber Bragg grating sensing array to achieve distributed measurement. Here are some examples(taking temperature measurement as an example):

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

B, 여러 측정 지점을 가진 다중 광섬유 브래그 격자 온도 센서로 형성된 3차원 온도 측정 다이어그램은 다음과 같습니다::

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:

Our philosophy is: 'OFSCN®, make optical fiber stronger!'