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

이 기사는 분산형 광섬유 센싱 기술의 원리와 라만 산란, 레일리 산란, 브릴루앙 산란의 개념을 소개합니다. 또한 광섬유 격자 센싱 기술의 원리를 설명하고 두 기술의 차이점을 비교합니다. 이는 분산형 광섬유 센서와 광섬유 격자 센서의 사용 환경과 선택 방법을 이해하는 기초를 제공합니다.

목차:

광섬유 격자 센싱 기술과 분산형 광섬유 센싱 기술의 원리 차이 - 비디오

광섬유 격자 센서와 분산형 광섬유 센서의 외관 차이

저희 회사를 잘 아는 친구들은 대성용성이 광섬유 격자와 광섬유 보호를 전문으로 하는 회사라는 것을 알고 있습니다. 당사의 특허 제품에는 광섬유 격자 센서, 분산형 광섬유 센서 및 이음매 없는 스테인리스 스틸 튜브 캡슐화 기술을 기반으로 한 장갑 광섬유 점퍼가 포함됩니다.

그림 1	그림 2
그림 3

3. 광섬유 격자 센서의 원리 - 광섬유 격자 센싱 기술의 원리

광섬유 센싱 분야에서 우리는 광섬유 격자 센서와 분산형 광섬유 센서를 모두 생산합니다. 그렇다면 이 두 광섬유 센싱 기술의 차이점은 무엇입니까?

광섬유 격자 센싱은 반사된 광파장 정보를 기반으로 하는 광섬유 센싱 기술입니다. 그 센싱 단위는 광섬유 격자입니다. 따라서 측정되는 물리량은 광섬유 격자 복조기뿐만 아니라 광섬유 격자에도 의존합니다. 이는 단거리 점대점 측정(단일 지점 또는 다중 지점)이며, 다중 지점 광섬유 격자 센서(준분산형 또는 직렬이라고 함)의 경우에도 여전히 점대점 측정입니다. 해당 물리량의 감지는 광섬유 격자가 제조된 지점에서만 가능합니다. 그 센싱 원리는 다음 그림에서 볼 수 있습니다:

그림 4

광섬유 격자 복조기에서 방출된 광대역 광은 왼쪽에서 오른쪽으로 광섬유에 들어갑니다. 광섬유 격자를 통과할 때 특정 파장의 협대역 광을 반사합니다. 협대역 광의 파장은 광섬유 격자의 격자 간격(격자 주기)에 따라 달라집니다. 수학적 표현은 λ=2nΛ이며, 여기서 λ는 광섬유 격자의 중심 파장, n은 코어의 유효 굴절률, Λ는 광섬유 격자의 격자 간격(격자 주기)입니다. 따라서 광섬유 격자의 복조기는 반사광의 파장을 감지하여 해당 물리량을 복조할 수 있습니다. 측정되는 물리량으로 인한 반사광의 파장 이동은 광섬유 격자 복조기에 의해 감지될 수 있습니다.

광섬유 브래그 격자(FBG)의 격자 피치(격자 주기)는 온도와 외력에 따라 변하고, 팽창과 수축, 늘어나거나 짧아집니다. OFSCN의 심리스 강관 광섬유 브래그 격자 센서로 전문적으로 포장된 후 광섬유 브래그 격자 센서의 반사 파장 λ는 온도, 힘, 길이의 세 가지 물리량에 해당합니다. 이것이 광섬유 브래그 격자 감지 기술의 기본 원리입니다.

4. 분산형 광섬유 센서의 원리 - 분산형 광섬유 센싱 기술의 원리

광섬유 격자 센싱과 달리, 일반적인 분산형 광섬유 센싱(DFOS)은 강도, 주파수 및 위상과 같은 광섬유의 다중 산란 정보를 기반으로 하는 광섬유 센싱 기술이며, 센싱 단위는 광섬유입니다. 측정하는 물리량은 광섬유뿐만 아니라 변조 및 복조 장비와 알고리즘에 의존하며, 측정된 물리량은 대부분 광섬유 센서의 모든 세그먼트 위치에서 물리량의 평균값입니다(예: 10km 광섬유에서 1m 범위 내의 평균 온도). 센싱 원리는 아래 그림과 같습니다:

그림 5

마찬가지로, 광섬유 센싱 장비에서 방출된 광대역 광은 왼쪽에서 오른쪽으로 광섬유에 들어갑니다. 광섬유의 고유 불순물로 인해 빛이 산란됩니다. 이는 빛 입자가 광섬유의 일부 고유 불순물과 충돌하여 입자가 더 높은 주파수로 다양한 방향으로 튀는 것으로 이해할 수 있습니다. 이러한 산란된 빛을 총칭하여 산란광이라고 합니다. 산란광의 주파수 특성에 따라 이러한 산란광은 레일리 산란, 라만 산란 및 브릴루앙 산란으로 분류될 수 있습니다.

이러한 산란광 신호는 일반적으로 광섬유 환경의 위치, 온도, 응력, 변형, 진동 및 기타 물리량과 관련이 있습니다. 따라서 광섬유 내부의 산란 신호 변화를 측정하여 DFOS가 위치한 환경의 물리량을 측정하기 위한 다양한 장치가 개발되었습니다.

그림 5의 DFOS 원리 다이어그램 왼쪽 아래에 표시된 산란 신호는 라만 산란 및 브릴루앙 산란으로, 그 주파수, 강도 및 입사광이 크게 다릅니다. 레일리 산란의 주파수는 입사광과 동일합니다. 세 가지 유형의 산란광 방향이 반드시 반대인 것은 아니며, 여기에 그려진 것은 설명을 위한 것일 뿐입니다. 관련된 DFOS 기술의 복잡성으로 인해 여기서 자세히 설명하지 않겠습니다.

5. 분산형 광섬유 센서의 패키징 - 광섬유 격자 센서의 패키징

광섬유 격자 감지 기술을 기반으로 하든 DFOS 기술을 기반으로 하든 둘 다 광섬유를 기반으로 하는 감지 기술입니다. 우리 모두는 광섬유가 매우 강력하지만 매우 취약하다는 것을 알고 있습니다. 보호가 없으면 거의 사용할 수 없습니다. 광섬유 감지의 적용 환경은 광섬유 통신보다 훨씬 더 엄격하고 복잡합니다. 따라서 Beijing Da Cheng Yong Sheng Technology Co., Ltd.는 거친 환경에서 적용 가능한 광섬유 범위를 확장하는 OFSCN® micro® 무봉제 강철 튜브 시리즈 광섬유 격자 센서, DFOS 및 기갑 광섬유 점퍼를 포함하여 무봉제 스테인레스 스틸 튜브 포장 기술을 기반으로 하는 일련의 제품을 개발했습니다.

대성용성의 DFOS는 다양한 제조업체의 복조 장비에 적응할 수 있는 범용 제품으로, 다양한 브릴루앙 산란(BOTDR, BOTDA, BOFDR 등), 레일리 산란(OTDR, OFDR) 및 라만 산란(FOTDR, FOFDR, ROTDR, ROFDR 등) 광섬유 센싱 시스템을 포함하되 이에 국한되지 않습니다. 원칙적으로 특정 장비 세트와 일치시킬 필요가 없습니다.

분산형 광섬유 센싱 기술과 광섬유 격자 센싱 기술의 원리 차이는 다음과 같습니다. OFSCN 중에서 어떤 유형의 광섬유 센서를 선택해야 하는지에 대한 고객의 질문이 자주 발생하므로 다음 섹션에서 해당 응용 프로그램 환경에 대해 자세히 설명하겠습니다. 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.

6. 광섬유 격자 센싱 기술과 분산형 광섬유 센싱 기술의 응용 환경 차이

광섬유 격자 센싱 기술과 분산형 광섬유 센싱 기술의 응용 환경 차이에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오:

광섬유 격자 센서와 분산형 광섬유 센서의 응용 환경 차이 - FBG 센싱 기술과 DOFS 센싱 기술의 차이 - 선택 방법

우리의 철학은 'OFSCN®, 광섬유를 더 강하게 만드세요!'입니다.