Як інженер-професіонал, я хотів би поділитися деякими практичними ідеями щодо оптоволоконної бреггівської решітки FBG{0}}, як вона працює, для чого вона корисна та де вона підходить між волокном зв’язку та волокном зондування. Починаючи від простих основ і закінчуючи реальним випадком моніторингу сили попередньо напруженого кабелю в скляних навісних стінах, ця стаття допоможе вам швидко зрозуміти, як зовнішні датчики FBG Fiber Bragg Grating можна використовувати для моніторингу безпеки фасаду в точний, довгостроковий-строковий і не-інтрузивний спосіб.
Що таке волоконна решітка Брегга?
FBG Fiber Bragg Grating — це коротка ділянка серцевини оптичного волокна, де записані періодичні смуги показника заломлення, тому цей шматок волокна сильно відбиває лише одну певну довжину хвилі та пропускає всі інші довжини хвилі. Воно все ще виглядає як звичайне одномодове-волокно, але діє як крихітне{2}}селективне дзеркало для довжини хвилі, яке можна використовувати для оптичного фільтрування під час зв’язку та для перетворення напруги/температури на зміщення довжини хвилі під час вимірювання.
Основна концепція FBG Fiber Bragg Grating
Волоконна бреггівська решітка — це, по суті, періодична модуляція показника заломлення, записана вздовж серцевини волокна, зазвичай за допомогою УФ-лазера та фазової маски. Коли широкосмугове світло проходить, сильно відбиваються лише довжини хвилі, які відповідають умові решітки, тому відбиту центральну довжину хвилі можна розглядати як читабельну «мітку» для зв’язку або зондування.
Принцип дії (умова Брегга та довжина хвилі відбиття)
Поведінка волоконно-оптичної решітки Брегга відповідає умові Брегга λ_B=2 n_eff Λ, де λ_B — відбита довжина хвилі, n_eff — ефективний показник заломлення, а Λ — період решітки. Зовнішнє напруження та температура дещо змінюють n_eff і Λ, спричиняючи крихітні, але вимірні зсуви λ_B, що є фізичною основою оптоволоконного сприйняття решітки Брегга.
Взаємозв'язок і відмінності від звичайного оптичного волокна
Волоконно-оптична решітка Брегга — це не новий матеріал, а локальна структурна модифікація стандартного волокна: те саме скло та діаметр, але лише кілька міліметрів до сантиметрів серцевини періодично модулюється. Звичайне волокно в основному забезпечує передачу з низькими{1}}втратами, тоді як сегмент волоконно-волоконної решітки Брегга стає вузькосмуговим відбивним оптичним пристроєм-справжнім чутливим елементом-, з’єднаним рештою волокна як шлях передачі.
Поширені типи волоконної бреггівської решітки FBG
До поширених типів волоконно-брегговської решітки FBG належать рівномірні решітки (постійний період, один вузький пік відбиття), чирповані решітки (змінний період, широкосмугове відображення для дисперсії чи відгуку широкого-діапазону) та масиви решіток (кілька решіток із різними центральними довжинами хвилі в одному волокні) для-мультиплексного багато{2}}точкового зондування за довжиною хвилі.
Основні параметри продуктивності FBG Fiber Bragg Grating
Ключовими параметрами волоконно-оптичної решітки Брегга є довжина хвилі відбиття, смуга пропускання, відбивна здатність і чутливість. Під час датчиків ми головним чином дбаємо про те, наскільки точно можна визначити довжину хвилі (вузька смуга пропускання, хороша відбиваюча здатність) і наскільки сильно він реагує на деформацію та температуру, разом із довгостроковою-стабільністю та стійкістю до втоми, які визначають, чи придатний пристрій для реального використання в інженерії.
Для чого використовується FBG Fiber Bragg Grating? – Типові застосування від комунікацій до зондування
Найбільша особливість волоконно-оптичної решітки Брегга полягає в тому, що вона одночасно єоптичний фільтрі ачутливий елемент. Поки ми використовуємо його дві ключові властивості-він відображає лише певну довжину хвилі, і ця довжина хвилі дрейфує, коли змінюється середовище-ми можемо створювати багато видів програм. Вперше він був використаний в системах оптичного зв'язку для фільтрації, розподілу за довжиною хвилі та компенсації дисперсії; Пізніше інженери зрозуміли, наскільки він чутливий до напруги та температури, і він став основною технологією вимірювання в структурному моніторингу здоров’я, електроенергетиці, кабельній та трубопровідній промисловості.
FBG Fiber Bragg Grating в комунікаціях: фільтрація, WDM і компенсація дисперсії
В оптичних системах зв’язку одне волокно часто передає багато каналів довжини хвилі одночасно, тому нам потрібно точно «виділити» одну чи кілька довжин хвиль або трактувати деякі довжини хвилі по-різному. Як вузькосмуговий відбивач, волоконна бреггівська решітка ідеально підходить як оптичний фільтр: широкосмугове світло входить, лише невелика смуга навколо довжини хвилі Брегга відбивається, а решта проходить. За допомогою каскадування кількох волоконно-оптичних пристроїв Брегга з різними центральними довжинами хвиль ми можемо реалізуватиWDM/DEMUXі розділити канали за довжиною хвилі; Пристрої з волоконно-оптичною ґраткою Брегга забезпечують широкосмугове відображення і можуть використовуватися для компенсації дисперсії на довгих лініях. У зв’язку волоконно-волоконна решітка Брегга поводиться як пасивний оптичний компонент, подібно до фільтрів, решіток і модулів WDM.
FBG Fibre Bragg Grating у датчиках: деформація, температура, тиск і вібрація
Коли ми переходимо з «фільтрування» на «дрейф довжини хвилі», FBG Fiber Bragg Grating стає високо-точним датчиком. Зовнішня деформація (розтяг/стиск) змінює довжину волокна та показник заломлення, а температура також впливає на довжину хвилі Брегга через теплове розширення та термо-оптичні ефекти, тому, відстежуючи відбиту довжину хвилі в реальному часі, ми можемо зробити висновок про деформацію та температуру. Завдяки відповідній механічній конструкції та упаковці волоконно-оптична решітка Брегга також може опосередковано вимірювати тиск, навантаження, прискорення та вібрацію-, наприклад, прикріплюючи її до балок, плит, арматури чи підшипників або вбудовуючи в пружні елементи, так що крихітні деформації стають змінами довжини хвилі. Порівняно з традиційними електричними датчиками, оптоволоконна решітка Брегга дозволяє записувати багато решіток послідовно на одному волокні, уможливлюючи багато-точкове або квазі-розподілене вимірювання вздовж лінії.
Волокниста решітка Брегга FBG у структурному моніторингу стану (SHM): мости, тунелі, вітрові турбіни, будівлі
У структурному моніторингу здоров'я волокниста бреггівська решітка FBG стала дуже зрілим технічним шляхом. До типових застосувань належать моніторинг сили кабелю на опорних кабелях і підвісах мосту (розміщення волоконно-оптичної решітки Брегга на кабелі, анкері або спеціальному тензодатчику для відстеження натягу кабелю з плином часу), моніторинг деформації та конвергенції обшивки в тунелях і спорудах метро (розміщення датчиків деформації волоконно-оптичної решітки Брегга на обшивках або кільцевих балках), моніторинг деформації та вібрації на лопатях і вежах вітрових турбін для оцінки втоми та попередження про несправності та довготривалий-онлайн-моніторинг сил і зміщень у ключових елементах, з’єднаннях і кабелях висотних-будинків, космічних ферм і скляних навісних стін. Тут Fiber Bragg Grating виділяється завдяки своїй стійкості до електромагнітних перешкод,-передачі на великі-відстані, багато-точковому мультиплексуванню та придатності для-тривалого вбудованого чи прихованого встановлення.
FBG Fiber Bragg Grating в енергетиці та промисловості: електроживлення, кабелі, трубопроводи
В енергетичному та промисловому секторах FBG Fiber Bragg Grating також відіграє важливу роль. В енергетичних системах його можна використовувати для моніторингу температури обмотки трансформатора, температури шин і моніторингу стану ГІС-обладнання, долаючи складність електропроводки та низьку -інтерференційну ефективність термопар і RTD у середовищах високої-напруги. У кабельних додатках волоконно-оптичну решітку Брегга можна вбудовувати або приєднувати до силових кабелів високої-напруги, гібридних силових-волоконних кабелів і підводних кабелів, щоб контролювати робочу температуру та деформацію згину та навіть визначати гарячі точки на маршруті. У нафтовій і газовій промисловості та хімічній промисловості волоконно-оптичні датчики гратчастої гратки можуть бути приєднані до магістральних-трубопроводів, резервуарів під тиском і резервуарів для зберігання, щоб відстежувати аномалії, пов’язані з тиском, деформацією та витоком-. Оскільки волокно не є-провідним,-стійким до корозії та здатним передавати-відстань, воно природно підходить для високої-напруги, високої-температури, сильних електромагнітних перешкод і вибухонебезпечних середовищ.
FBG Fiber Bragg Grating Sensing проти традиційного електричного зондування
Порівняно з традиційними електричними датчиками, такими як тензодатчики опору, термопари та датчики напруги/струму-типу, оптоволоконна решітка Брегга FBG має одну основну відмінність: вона використовує довжину хвилі замість напруги чи опору як сигнал. Його основні переваги:
- Сильний захист від-перешкод – сигнал передається світлом у оптичному волокні та стійкий до електромагнітних перешкод, що ідеально підходить для середовищ із високою-напругою та сильною-ЕМ;
- Багатоточкове-мультиплексування на великі-відстані – багато-волоконно-оптичних гратчастих гратчастих датчиків з різними-хвилями можна каскадно об’єднати в одне волокно та використовувати один запитувач, що зручно для-багатоточкового-моніторингу на великій відстані;
- Безпека та ізоляція – саме волокно не є-провідним і не містить{1}}іскри, підходить для вибухонебезпечних атмосфер;
- Довгострокова -стабільність і стійкість до навколишнього середовища – за належної упаковки Fiber Bragg Grating може працювати роками у вологому, корозійному або радіаційному середовищі.
Звичайно, оптоволоконна решітка Брегга не є «ідеальною в усіх відношеннях»: окремі датчики зазвичай дорожчі, ніж прості електричні датчики, система потребує спеціального оптичного запитувача, а погане встановлення чи упаковка може зашкодити передачі напруги та точності. У багатьох проектах більш розумним підходом є розглядати волоконно-оптичну решітку як рішення для моніторингу на середній- та -дальній-багато-точці з високою{4}}надійністю в поєднанні з традиційним електричним датчиком, а не намагатися замінити все.
Від комунікаційних кабелів до сенсорних кабелів: як FBG Fiber Bragg Grating пов’язаний з оптичними кабелями
За своєю суттю волоконно-оптична решітка Брегґа складається лише з кількох сантиметрів модифікованого волокна-але для роботи в реальних проектах вона має бути з’єднана десятками чи сотнями метрів оптичного кабелю та оптичної мережі. Коротко кажучи: оптоволоконна решітка Брегга написана на волокні, транспортується в кабелі та працює в оптичній мережі.
На якому волокні написано FBG Fiber Bragg Grating?
Більшість пристроїв із волоконно-оптичною решіткою написані на стандартному одномодовому-волокні (наприклад, G.652D, G.657,-нечутливому до вигинів) через низькі втрати, розумну вартість і хорошу сумісність із системами зв’язку. Для щільніших вигинів або щільної прокладки всередині приміщень/навісних стін краще використовувати волокно, нечутливе до вигинів; у суворих умовах можна використовувати спеціальні волокна, але логіка завжди така: виберіть правильне волокно для навколишнього середовища, а потім запишіть волоконно-оптичну решітку Брегга там, де потрібно.
Сенсорний кабель проти кабелю зв’язку
І сенсорні, і комунікаційні кабелі мають волокно, міцні елементи та оболонки, але зосереджені на різних речах. Комунікаційні кабелі націлені на низькі втрати та міцність, намагаючись ізолювати волокно від зовнішнього механічного впливу. Сенсорні кабелі мають не лише вистояти, але й дозволити структурній деформації ефективно передаватись волоконно-оптичній ґратці Брегґа, тому конструкції можуть налаштовувати вільну -структуру трубки, додавати металеві/FRP носії чи зв’язувальні шари, а іноді змішувати «чутливі волокна» з «чистими передавальними волокнами» в одному кабелі.
Що входить до складу повного ланцюга датчиків FBG Fiber Bragg Grating?
Типовий ланцюжок включає: (1) передні-сенсори з волоконно-оптичною ґраткою Брегга (деформація, температура, сила кабелю тощо); (2) кабелі передачі від споруди до приміщення слабкого -струму чи обладнання; (3) запитувач плюс програмне забезпечення для демодуляції, зберігання та сигналізації. У великих системах між ними додаються оптичні розгалужувачі, патч-панелі та муфти для з’єднань-стандартне телекомунікаційне обладнання-.
Чому якість оптоволокна та кабелю важлива-для довгострокової стабільності
Незважаючи на те, що «розумною частиною» системи FBG Fiber Bragg Grating є запитувач і програмне забезпечення,-довготривала стабільність залежить головним чином від якості основного оптоволокна та кабелю. Якщо міцність волокна, характеристики мікро-вигинів або старіння покриття низькі, або якщо кабель має слабку стійкість до розтягування/згинання/температури, проблеми з’являться пізніше у вигляді більших втрат і дрейфу вимірювань. Вибір надійних оптоволокон і кабелів, а також узгодження їх із реальним середовищем прокладки (в приміщенні/зовні, земля/навісна стіна/кабель тощо) є ключовим фактором для досягнення стабільного довгострокового-моніторингу.
Що таке моніторинг сили кабелю FBG Fiber Bragg Grating і яку проблему він вирішує?
Моніторинг сили кабелю за допомогою волоконно-волоконної решітки Брегга FBG означає встановлення датчиків волоконно-брегговської решітки на кабелі, вимірювання натягу кабелю в реальному часі та перетворення його в натяг кабелю. Основна інженерна проблема, яку він вирішує, полягає в тому, що зусилля кабелю на ключових елементах не можна перевірити один раз під час навантаження – воно має бути видимим і точним протягом усього терміну служби, особливо для скляних навісних стін, які дуже чутливі до деформації та зміщення.
Скляні навісні-кабелі та попередньо напружені кабелі
У скляних навісних-стенах із кабельною-сіткою кілька попередньо напружених сталевих тросів «підвішують» скляні панелі до основної конструкції. Ці кабелі несуть навантаження та контролюють загальну стабільність і деформацію. Щоб утримувати лінію фасаду та зміщення в межах власної-ваги, вітру та температури, під час монтажу прикладається певна початкова сила кабелю, і те, чи залишається це зусилля в розумному діапазоні під час експлуатації, має вирішальне значення для безпеки та комфорту.
Чому сила кабелю навісної стіни потребує-тривалого моніторингу
Сила кабелю непостійна. З часом релаксація матеріалу, ковзання анкера, зміни температури та вторинна структурна деформація призведуть до відхилення від проектного значення. Екстремальний вітер, будівельні навантаження або місцеві пошкодження можуть призвести до аномальної сили в деяких кабелях. Якщо ви вимірюєте лише один раз під час завершення або прийняття, важко виявити середньо{3}} або довго-втрату сили або дисбаланс, який зрештою може проявитися у вигляді розтріскування скла, пошкодження з’єднань або надмірної--деформації фасаду за межами площини.
Традиційні методи випробування сили кабелю та їх обмеження
Традиційні методи включають метод вібрації, три-точкове згинання (дуговий вимірювач сили) і гідравлічний калібр. Метод вібрації визначає силу кабелю на основі власної частоти, але чутливий до граничних умов, температури та перешкод. Три{3}}точкове згинання залежить від геометричної жорсткості та прогину з високими вимогами до простору та нечіткими припущеннями осьової жорсткості/меж. Гідравлічні манометри зручні під час навантаження, але вони, по суті, є будівельними інструментами й не можуть залишатися на конструкції для тривалого -моніторингу в режимі онлайн. Загалом ці методи або непридатні для постійного розгортання, або недостатньо автоматизовані, щоб надавати безперервні дані-історії.
Переваги та проблеми використання оптоволоконної бреггівської решітки FBG для моніторингу сили кабелю
Завдяки встановленню датчиків FBG Fiber Bragg Grating на кабелі або на компонентах, які мають чітке механічне відношення до нього, зміни сили кабелю можна перетворити на зміщення довжини хвилі та виміряти з високою точністю на великих відстанях і в кількох точках. Переваги включають стійкість до електромагнітних перешкод, мультиплексування багатьох точок на одному волокні та легку інтеграцію з існуючим оптичним кабелем та інфраструктурою приміщення для обладнання, яка відповідає складній маршрутизації та середовищу навісних стін. Проблеми полягають у забезпеченні надійного механічного з’єднання без пошкодження кабелю, розробці упаковки з достатньою чутливістю, але з низьким рівнем помилок-установлення, а також у збалансуванні вартості обладнання/запитувача з розміром проекту.
Основні технічні вимоги до системи моніторингу сили кабелю
З інженерної точки зору «хороша» система моніторингу сили кабелю повинна: точно вимірювати (хороша точність і повторюваність), бачити повну картину (фіксувати зміни з часом), працювати довго (стабільно на відкритому повітрі), мало заважати (бути якомога не-нав’язливою до кабелю та фасаду) і бути зручною для обслуговування (датчики/передні-частини можна перевірити або замінити за потреби). Моніторинг сили кабелю FBG Fiber Bragg Grating є привабливим, оскільки завдяки добре-продуманим зовнішнім затискачам і сенсорним кабелям він пропонує практичний компроміс між цими вимогами.
Зовнішній монтаж FBG Fiber Bragg Grating кабельний датчик сили: принцип і структурна конструкція
Ідея проста: невеликий затискач закріплюється на кабелі, а всередині цього затискача знаходиться короткий шматок волокна з FBG Fiber Bragg Grating. Коли кабель навантажується, його невелике подовження передається через затискач на волоконно-оптичну решітку Брегга, викликаючи зміну довжини відбитої хвилі. Запитувач зчитує цей зсув довжини хвилі та перетворює його в силу кабелю. Сам кабель не потрібно різати, свердлити або зварювати.
Принцип вимірювання-на основі приладів
У підході-застосування використовується спеціально розроблений металевий або сплавний затискач, встановлений на кабелі, щоб він деформувався разом із кабелем. Волокниста бреггівська решітка FBG прикріплена до-чутливого до натягу місця цього затискача. Коли сила кабелю змінюється, затискач розтягується або стискається; чутлива до деформацій-волоконно-оптична решітка Брегга «записує» цю деформацію як зміщення довжини хвилі, що дозволяє непряме вимірювання сили кабелю.
Конструктивні особливості зовнішніх/затискачних-на FBG Fibre Bragg Grating кабельних датчиків сили
Типовий зовнішній датчик (затискач-на) складається з трьох частин: корпус затискача, що контактує з кабелем, внутрішній пружний{1}}несучий елемент навантаження та волокно FBG Fiber Bragg Grating, прикріплене або приварене до нього. Весь блок зроблено як роздільний затискач або комір, який можна відкрити та розмістити навколо кабелю, а потім зафіксувати болтами чи засувками-не потрібно відрізати кабель чи демонтувати анкери. Основна мета конструкції полягає в тому, щоб міцно затиснути кабель без суттєвої зміни початкового силового стану.
Основні фактори, що впливають на точність вимірювання: чутливість, похибка монтажу, передача деформації
Якщо не заглиблюватися у формули, найважливішими є три моменти:
Чутливість – зміни сили кабелю повинні бути достатньо «посиленими», щоб волоконно-волоконна решітка Брегга могла чітко виявити;
Передача деформації – реальна деформація кабелю повинна якомога повніше передаватися на волоконно-брегговську решітку FBG;
Помилка встановлення – слід звести до мінімуму ослаблення, ковзання або нерівномірне попереднє затягування під час встановлення.
Конструкція датчика, встановленого назовні, по суті є балансом між цими трьома, гарантуючи, що волоконно-оптична решітка Брегга «відчує» силу кабелю, не пошкоджуючи кабель і не створюючи додаткових концентрацій напруги.
Переваги зовнішнього монтажу для будівництва та обслуговування навісних стін
Порівняно з вбудованими рішеннями або різанням/нарізанням канавок/зварюванням безпосередньо на кабелі, зовнішній кабельний датчик сили FBG Fiber Bragg Grating пропонує три головні переваги: не-руйнівний, простий у встановленні та замінний. Він поводиться як додатковий-аксесуар: його можна встановити на пізніх етапах будівництва навісної стіни або навіть під час експлуатації; якщо потрібна перевірка або повторне калібрування, датчик можна зняти та замінити, не торкаючись самого кабелю. Це мінімізує вплив на конструкцію фасаду та дозволяє уникнути «жорстких» змін оригінальної системи натягування тросу, що краще відповідає практичним вимогам безпеки та ремонтопридатності.
Практичний приклад: зовнішні датчики сили кабелю FBG Fiber Bragg Grating на скляних навісних стінах
В окремій статті тематичного дослідження ми використовуємо проект скляної навісної стіни як засіб для систематичного визначення інженерного застосування датчиків сили кабелю FBG Fiber Bragg Grating із зовнішнім монтажем. У статті спочатку розглядається розробка навісних стін із-підтримкою кабелю та обмеження традиційних методів вимірювання сили кабелю, а потім порівнюються переваги та мінуси різних стратегій компонування волоконно-оптичної решітки Брегга, запропонованих Чжен Р, Ван Сюечже, Сунь Сяо та Тан Цзюня. На основі реального проекту в ній представлено схему зовнішнього високо-чутливого датчика сили кабелю з використанням кріплення-на основі принципу волоконної решітки Брегга та перевіряє його точність, стабільність і конструктивність за допомогою даних про силу кабелю, зібраних на етапі будівництва. Випадкове дослідження чітко показує, що, не пошкоджуючи кабелі чи суттєво не змінюючи початкову конструкцію фасаду, датчики Fiber Bragg Grating, встановлені зовні, можуть служити високо-точним, зручним рішенням для моніторингу сили кабелю, забезпечуючи відтворюваний інженерний шлях для-навісних стін і подібних кабельних конструкцій.
Співпраця з виробниками кабелів / системними інтеграторами: від датчика FBG Fiber Bragg Grating до комплексних рішень
Які оптоволоконні та кабельні вироби потрібні?
Практична система моніторингу сили волоконно-оптичної ґратки Брегга потребує трьох речей: (1) оптичного оптичного волокна з волоконно-бреггівською ґраткою, (2) оптичних кабелів для чутливості/подачі, (3) стандартних комунікаційних кабелів і патч-кордів у стійці. Для затискача-датчика використовується коротке чутливе волокно або невеликий спеціальний кабель, для будівельних маршрутів використовуються внутрішні/зовнішні кабелі, а в шафі все завершується стандартними латками. Для постачальників кабелю це, по суті, реорганізація існуючих продуктів уздовж «зв’язку», а не лише «зв’язку».
Від фасаду та даху до слабкого-поточного приміщення
У проектах навісних стін оптичний шлях зазвичай проходить від фасаду та даху, через точку входу в будівлю, вниз по шахтах до кімнати зі слабким-струмом. Зазвичай: зовнішній -кабель на фасаді/даху → через канали або лотки в будівлю → перехід до внутрішньогоLSZH/кабель стоякавниз по стояку в апаратну. Виробники оптичного кабелю та системні інтегратори можуть спільно -проектувати цей повний маршрут «від датчика до стійки», зменшуючи подальшу координацію між цивільними, фасадними та MEP.
Інтеграція з кабельною системою будівлі та центрами обробки даних
Волоконно-оптичний запитувач із ґратоподібною решіткою розміщується в -кімнаті слабкого струму/обладнанні, а його дані надходять на сервери BMS, системи безпеки або центру обробки даних. Цей крок може повторно використати існуючі оптоволоконні кабелі, ODF/комутаційні панелі,Транки MPO/MTPіцентр обробки данихінфраструктура: дані моніторингу надходять у мережу через Ethernet/польову шину, а потім агрегуються та візуалізуються на верхньому-рівні чи хмарних платформах. Таким чином, моніторинг волоконно-бреггівської решітки стає лише ще одним джерелом даних у цифрових операціях будівлі, а не окремою-острівною системою.
Роль оптоволоконних і кабельних компаній
Оптоволоконні та кабельні компанії не повинні самостійно створювати оптоволоконні запитувачі чи датчики з волоконно-волоконною решіткою Брегга. Їхні ключові ролі: забезпечення правильних волокон/кабелів для датчиків і зв’язку, а також робота з постачальниками й інтеграторами FBG Fiber Bragg Grating, щоб створити --кінцевий оптичний шлях від конструкції до стійки. Це дозволяє їм перейти від простого продажу кабелю до пропозиції оптичної інфраструктури для моніторингу стану конструкцій, розумних будівель і розумної інфраструктури.
Поширені запитання щодо оптоволоконної бреггівської решітки FBG і моніторингу сили кабелю
Яка різниця між датчиками Fiber Bragg Grating і звичайними тензодатчиками опору?
Датчики FBG Fiber Bragg Grating використовують довжину хвилі як сигнал і передають його в оптичному волокні, тому вони захищені від електромагнітних перешкод і можуть працювати на великій відстані з багатьма точками на одному волокні. Тензодатчики опору використовують зміну опору, проводка коротша та дешевша за точку, але здатність до-перешкод і масштабованість для-відстаней, багато-точкового моніторингу слабші.
Скільки датчиків FBG Fiber Bragg Grating можна записати на одне волокно? Чи будуть вони заважати один одному?
Одне волокно може передавати десятки сенсорів Fiber Bragg Grating послідовно, за умови, що кожен має різну центральну довжину хвилі та спектри не перекриваються. Запитувач розділяє їх за довжиною хвилі, тому за правильного планування довжини хвилі вони не будуть заважати один одному.
Яке обладнання включає в себе типова система моніторингу зусилля кабелю з оптоволоконною решіткою Брегга?
Зазвичай потрібно:
Датчики сили волоконно-волоконної решітки Брегга (затискачі або інші форми),
Оптичні кабелі та патч-корди від датчика до апаратної,
Волоконно-оптичний запитувач із ґратками Брегга,
Збір даних / програмне забезпечення (ПК, BMS, SCADA або хмарна платформа) для відображення, зберігання та сигналізації.
Якщо проект навісної стіни вже має комунікаційні оптичні кабелі, чи все ще потрібен окремий сенсорний кабель FBG Fiber Bragg Grating?
Технічно волоконно-оптичні сигнали гратчастої решітки можуть працювати на запасних одномодових-волокнах в існуючих кабелях зв’язку. Використовувати їх повторно чи прокладати окремий сенсорний кабель залежить від маршруту, наявності запасного волокна та вимог до ізоляції: для критичного моніторингу багато власників віддають перевагу виділеному волоконному тракту для чіткості та надійності.
Наскільки вартість моніторингу сили кабелю FBG Fiber Bragg Grating порівнюється з традиційними методами?
Для-одноразового випробування традиційні інструменти (метод вібрації, гідравлічний манометр тощо) зазвичай дешевші. Але для довгострокового-багато-точкового онлайн-моніторингу оптоволоконна решітка-хоча для цього потрібен запитувач і значні початкові інвестиції-може зменшити-роботи на місці та повторне тестування, і часто стає-рентабельнішим протягом усього життєвого циклу.
Який термін служби датчиків FBG Fiber Bragg Grating? Чи легко технічне обслуговування/заміна?
Сама решітка написана скловолокном і може прослужити багато років; фактичний термін служби в основному обмежений упаковкою та середовищем встановлення (корозія, ущільнення, механічні пошкодження). Зовнішні датчики сили кабелю Fiber Bragg Grating розроблені таким чином, що їх можна знімати та замінювати, тому, якщо один з них виходить з ладу, його можна замінити, не торкаючись корпусу кабелю.
Які вимоги існують до місця встановлення та якості виготовлення кабельних датчиків сили FBG Fiber Bragg Grating?
Датчики слід встановлювати на типових, прямих, доступних сегментах кабелю, подалі від анкерів і складних з’єднань, де це можливо. Під час монтажу хомут потрібно затягувати рівномірно, уникати зісковзування або пошкодження кабелю, не можна різко перегинати волокно; після інсталяції бажано виконати кілька вимірювань або тест з невеликим навантаженням, щоб підтвердити стабільність повторюваних значень.