Энциклопедия технологии волоконных брэгговских решеток - Часто задаваемые вопросы по FBG - Часто задаваемые вопросы по FBG-датчикам - Часто задаваемые вопросы по FBG-демодуляторам - Анализ типовых проблем применения FBG

В этой статье представлена ​​концепция распределенных датчиков ВБР (также известных как квазираспределенные датчики ВБР, датчики цепочки/матрицы ВБР, массивные датчики ВБР или многоточечные термометры ВБР) и отвечает на вопрос: «Сколько ВБР можно интегрировать в распределенный датчик температуры ВБР?» Он также представляет возможность датчиков FBG с капиллярными бесшовными стальными трубками OFSCN® инкапсулировать массивы FBG (FBG) для многоточечных измерений температуры и обеспечивает фактические изображения продукта и результаты измерений.

1. Концепция распределенных FBG-датчиков и количество FBG (распределенные FBG-датчики)

FBG-струнный/матричный датчик - формирование нескольких FBG с разными длинами волн на оптическом волокне для создания струны/матрицы FBG и ее герметизация для получения FBG-датчика. FBG-струнный/матричный датчик также называется распределенными FBG-датчиками, квазираспределенными FBG-датчиками и многоточечными FBG-термометрами.

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

Теоретически на одном оптическом волокне можно сформировать бесконечное количество FBG, единственное требование — разные FBG должны иметь разную брэгговскую длину волны.

Рисунок 1	Рисунок 2

Однако на практике существуют ограничения из-за широкополосного источника света и приемного модуля FBG-демодулятора. Диапазон длин волн ограничен. Кроме того, длина волны FBG изменяется с температурой и деформацией. Поэтому необходимо обеспечить отсутствие перекрытия между длинами волн FBG. Это позволяет FBG-демодулятору различать разные FBG по их соответствующим длинам волн отражения.

Еще один фактор, влияющий на количество FBG, — это доступная мощность при приеме отраженных FBG. Это зависит от мощности передачи демодулятора, потерь на пути (включая потери на изгибах, потери в соединителях, потери в стыках и потери на длине волокна) и отражательной способности FBG.

Таким образом, на количество используемых FBG влияет несколько факторов. Как правило, для широко используемого C-диапазона рекомендуется использовать не более 20 FBG на одном распределенном FBG-датчике (необходимо анализировать разные применения).

Рисунок 3

2. Квазираспределенные волоконные FBG-решетки и физическая схема FBG-струн/матриц (FBG-струнные/матричные датчики)

OFSCN® имеет большой опыт в упаковке массивов ВБР и может предоставить клиентам распределенные датчики ВБР (также известные как квазираспределенные датчики ВБР). Пример показан на рисунках ниже (рис. 4 и 5), где восемь ВБР с разными длинами волн записаны на коротком отрезке оптического волокна, что позволяет одновременно проводить измерения в восьми точках.

Рисунок 4

Рисунок 5 (На изображении выше показано распределение длин волн оптического волокна с восемью FBG-матрицами разных длин волн с помощью оптического спектроанализатора.)

Рисунок 6

3. Что такое FBG-матрица

«FBG-матрица» относится к массиву волоконных брэгговских решеток (FBG). FBG — это технология волоконно-оптических датчиков, использующая решетчатую структуру внутри оптического волокна для измерения физических величин, таких как деформация, температура, перемещение, сила, вибрация и т. д.

Массив ВБР представляет собой конфигурацию, в которой несколько точек измерения ВБР распределены или расположены на одном или нескольких оптических волокнах. Это может быть одноволоконный датчик ВБР OFSCN (оптическое сканирование частоты) с несколькими точками измерения или многоволоконный датчик OFSCN ВБР с несколькими точками измерения на каждом волокне.

Размещая вышеупомянутые датчики OFSCN FBG в различных положениях, массив FBG позволяет одновременно контролировать несколько точек измерения, предоставляя комплексную трехмерную информацию об окружающей среде на программной платформе демодулятора OFSCN FBG.

Применения FBG-матриц разнообразны, особенно в области мониторинга конструкций. Например, развертывание FBG-матрицы на мостах или зданиях позволяет в реальном времени отслеживать деформации, напряжения и вибрации конструкций. Кроме того, FBG-матрицы находят применение в таких областях, как нефте- и газопроводы, лопасти ветряных турбин и т. д., обеспечивая высокоточные измерения в нескольких точках в сложных условиях.

Таким образом, FBG-матрица, включающая множество FBG-датчиков, распределенных в разных положениях, представляет собой гибкое и высокоточное волоконно-оптическое сенсорное решение, подходящее для различных сценариев применения.

Концепция массива ВБР объединяет волоконную решетку Брэгга, датчики ВБР и программную платформу демодулятора ВБР OFSCN.

4. Что такое массив FBG-датчиков и в чем различия с FBG-матрицей

«Массив FBG-датчиков» и «FBG-матрица» делают акцент на несколько разных аспектах.Массив FBG-датчиков:

• Определение: Массив FBG-датчиков относится к распределению или расположению нескольких FBG-датчиков в определенной области, которая может находиться на одном или нескольких датчиках волоконных брэгговских решеток.
• Особенности: Этот термин подчеркивает множественную конфигурацию FBG-датчиков, охватывая общую компоновку нескольких решетчатых датчиков, а не фокусируясь только на одном датчике волоконной брэгговской решетки.

FBG-матрица:

• Определение: FBG-матрица обычно относится к конфигурации нескольких измерительных точек FBG на одном или нескольких волокнах, образующих структуру массива.
• Особенности: Этот термин подчеркивает матричную природу FBG, охватывая множество измерительных точек волоконных брэгговских решеток на одном волокне или на нескольких волокнах.

На практике эти два термина часто взаимозаменяемы, поскольку оба обозначают расположение нескольких измерительных точек FBG в области для достижения многоточечного измерения или мониторинга. Поэтому различие между ними в основном отражается в акценте на то, выделяются ли FBG по отдельности. В некоторых контекстах «FBG-матрица» может подчеркивать общую структуру и конфигурацию всего массива, в то время как «массив FBG-датчиков» может делать больший акцент на расположении отдельных датчиков.

5. Use the OFSCN FBG demodulator to graphically display the fiber grating sensing array (multi-point fiber Bragg grating sensor/FBG-струнные/матричные датчики) для достижения распределенного измерения

Вы можете использовать демодулятор волоконной брэгговской решетки OFSCN для графического отображения сенсорной матрицы волоконной брэгговской решетки для достижения распределенных измерений. Вот несколько примеров (на примере измерения температуры):

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

B, Трехмерная диаграмма измерения температуры, сформированная несколькими волоконно-оптическими датчиками температуры на брэгговских решетках с несколькими измерительными точками, показана ниже:

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:

Наша философия: «OFSCN®, сделайте оптическое волокно прочнее!»