Как профессиональный инженер, я хотел бы поделиться некоторыми практическими соображениями о волоконной решетке Брэгга ВБР,-как она работает, для чего она нужна и где она занимает место между коммуникационным волокном и чувствительным волокном. Эта статья, начиная с простых основ и заканчивая реальным случаем мониторинга усилия предварительно напряженного троса в стеклянных навесных стенах, поможет вам быстро понять, как можно использовать внешние датчики FBG Fiber Bragg Grating для мониторинга безопасности фасада точным, долгосрочным и не-интрузивным способом.
Что такое волоконная решетка Брэгга?
FBG Fiber Bragg Grating — это короткая часть сердцевины оптического волокна, на которой записаны периодические полосы показателя преломления, поэтому этот кусок волокна сильно отражает только одну определенную длину волны и пропускает все остальные длины волн. Оно по-прежнему выглядит как обычное одномодовое волокно, но действует как крошечное-селективное зеркало по длине волны, которое можно использовать для оптической фильтрации при передаче данных и для преобразования деформации/температуры в сдвиги длины волны при считывании.
Основная концепция волоконной брэгговской решетки FBG
Волоконная брэгговская решетка, по сути, представляет собой периодическую модуляцию показателя преломления, записываемую вдоль сердцевины волокна, обычно с использованием УФ-лазера и фазовой маски. Когда широкополосный свет проходит через него, сильно отражаются только те длины волн, которые соответствуют условию решетки, поэтому отраженную центральную длину волны можно рассматривать как читаемую «метку» для связи или восприятия.
Принцип работы (условие Брэгга и длина волны отражения)
Поведение волоконно-оптической брэгговской решетки соответствует условию Брэгга λ_B=2 n_eff Λ, где λ_B — отраженная длина волны, n_eff — эффективный показатель преломления и Λ — период решетки. Внешняя деформация и температура незначительно изменяют n_eff и Λ, вызывая крошечные, но измеримые сдвиги λ_B, которые являются физической основой обнаружения на волоконно-оптической решетке Брэгга.
Связь и различия с обычным оптическим волокном
Волоконно-оптическая брэгговская решетка — это не новый материал, а локальная структурная модификация стандартного волокна: то же стекло и диаметр, с периодически модулированной сердцевиной всего от нескольких миллиметров до сантиметров. Обычное волокно в основном обеспечивает передачу с низкими-потерями, в то время как сегмент волоконной брэгговской решетки становится узкополосным отражающим оптическим устройством-настоящим чувствительным элементом-, соединенным с остальной частью волокна в качестве пути передачи.
Распространенные типы волоконных решеток Брэгга ВБР
К распространенным типам волоконных брэгговских решеток ВБР относятся однородные решетки (постоянный период, один узкий пик отражения), чирпированные решетки (с переменным периодом, широкополосное отражение для дисперсии или отклика в широком -диапазоне) и массивы решеток (несколько решеток с разными центральными длинами волн в одном волокне) для -мультиплексированного по длине волны-точечного зондирования.
Ключевые параметры производительности волоконной брэгговской решетки FBG
Ключевыми параметрами волоконно-оптической брэгговской решетки являются длина волны отражения, полоса пропускания, отражательная способность и чувствительность. При измерении нас главным образом волнует, насколько точно можно определить длину волны (узкая полоса пропускания, хорошая отражательная способность) и насколько сильно она реагирует на деформацию и температуру, а также долгосрочную-стабильность и усталостную устойчивость, которые определяют, подходит ли устройство для реального инженерного использования.
Для чего используется волоконная решетка Брэгга FBG? – Типичные применения от связи до зондирования
Самая большая особенность волоконно-оптической решетки Брэгга заключается в том, что она одновременно являетсяоптический фильтричувствительный элемент. Пока мы используем два его ключевых свойства,-он отражает только определенную длину волны, и эта длина волны меняется при изменении окружающей среды-, мы можем разрабатывать множество видов приложений. Впервые он был использован в системах оптической связи для фильтрации, разделения длин волн и компенсации дисперсии; позже инженеры поняли, насколько он чувствителен к напряжению и температуре, и он стал основной технологией измерения в мониторинге состояния конструкций, энергетике, кабельной и трубопроводной промышленности.
FBG Fiber Bragg Grating в связи: фильтрация, WDM и компенсация дисперсии
В системах оптической связи одно волокно часто передает несколько длин волн одновременно, поэтому нам необходимо точно «выбрать» одну или несколько длин волн или по-разному обрабатывать некоторые длины волн. В качестве узкополосного отражателя волоконная брэгговская решетка идеальна в качестве оптического фильтра: широкополосный свет проникает, отражается только небольшая полоса около длины волны Брэгга, а остальная часть проходит. Каскадируя несколько волоконно-оптических устройств с брэгговской решеткой с разными центральными длинами волн, мы можем реализоватьWDM/ДЕМУКСи отдельные каналы по длине волны; Устройства с чирпированной волоконно-оптической решеткой Брэгга обеспечивают широкополосное отражение и могут использоваться для компенсации дисперсии на длинных линиях связи. В средствах связи волоконная брэгговская решетка ведет себя как пассивный оптический компонент, аналогичный фильтрам, решеткам и модулям WDM.
FBG-волоконная брэгговская решетка для измерения: деформации, температуры, давления и вибрации.
Когда мы переключаем внимание с «фильтрации» на «дрейф длины волны», волоконная брэгговская решетка ВБР становится-прецизионным датчиком. Внешняя деформация (растяжение/сжатие) изменяет длину волокна и показатель преломления, а температура также влияет на длину волны Брэгга посредством теплового расширения и термо-оптических эффектов, поэтому, отслеживая отраженную длину волны в реальном времени, мы можем сделать выводы о деформации и температуре. При подходящей механической конструкции и упаковке волоконно-оптическая решетка Брэгга также может косвенно измерять давление, нагрузку, ускорение и вибрацию-, например, прикрепляя ее к балкам, плитам, арматуре или подшипникам или встраивая ее в упругие элементы, так что малейшие деформации становятся сдвигами длины волны. По сравнению с традиционными электрическими датчиками, распознавание на основе волоконной брэгговской решетки позволяет последовательно записать несколько решеток на одном волокне, что позволяет проводить многоточечные или квази-распределенные измерения вдоль линии.
FBG Fiber Bragg Grating в мониторинге состояния конструкций (SHM): мосты, туннели, ветряные турбины, здания
В мониторинге состояния конструкций FBG Fiber Bragg Grating стала очень зрелым техническим решением. Типичные области применения включают контроль силы троса в тросах и подвесках моста (размещение оптоволоконной брэгговской решетки на кабеле, якоре или специальном датчике силы для отслеживания натяжения кабеля с течением времени), мониторинг деформации и схождения обделки в туннелях и сооружениях метрополитена (размещение волоконно-оптических датчиков деформации брэгговской решетки на подкладках или кольцевых стержнях), мониторинг деформации и вибрации на лопастях и опорах ветряных турбин для оценки усталости и предупреждения о неисправностях, а также долгосрочный -оперативный мониторинг сил и смещений в ключевых элементах, соединениях и тросах высотные-здания, пространственные фермы и стеклянные навесные стены. В этом отношении волоконная решетка Брэгга выделяется своей устойчивостью к электромагнитным помехам, передаче на большие-расстояния, многоточечному-мультиплексированию и пригодности для долгосрочной-встроенной или скрытой установки.
FBG Fiber Bragg Grating в энергетике и промышленности: энергетика, кабели, трубопроводы.
В энергетическом и промышленном секторах важную роль также играет FBG Fiber Bragg Grating. В энергосистемах его можно использовать для контроля температуры обмоток трансформатора, контроля температуры шин и мониторинга состояния оборудования КРУЭ, что позволяет избежать сложности проводки и плохих помех-помеховых характеристик термопар и термометров сопротивления в средах с высоким-напряжением. В кабельных системах оптоволоконную решетку Брэгга можно встраивать или прикреплять к высоковольтным силовым кабелям, гибридным силовым-оптоволоконным кабелям и подводным кабелям для контроля рабочей температуры и изгибной деформации, а также для обнаружения горячих точек на трассе. В нефтегазовой и химической промышленности оптоволоконные датчики с брэгговскими решетками можно прикреплять или встраивать в магистральные трубопроводы, сосуды под давлением и резервуары для хранения, чтобы отслеживать аномалии, связанные с давлением, деформацией и утечками. Поскольку волокно не-проводит,-устойчиво к коррозии и способно передавать на большие-расстояния, оно, естественно, подходит для высокого-напряжения, высокой-температуры, сильных электромагнитных помех и взрывоопасных сред.
Датчики с использованием волоконной брэгговской решетки FBG в сравнении с традиционными электрическими датчиками
По сравнению с традиционными электрическими датчиками, такими как тензорезисторы, термопары и преобразователи типа напряжение/ток-, датчики с использованием волоконной брэгговской решетки ВБР имеют одно существенное отличие: в качестве сигнала используется длина волны, а не напряжение или сопротивление. Его основные преимущества:
- Сильная защита от-помех — сигнал передается светом по оптическому волокну и невосприимчив к электромагнитным помехам, что идеально подходит для условий с высоким-напряжением и сильными-ЭМ;
- Многоточечное мультиплексирование на больших-расстояниях- — множество различных-волоконно-оптических датчиков с брэгговской решеткой можно каскадно подключить к одному волокну и использовать один запросчик, что удобно для -многоточечного мониторинга на больших-расстояниях-;
- Безопасность и изоляция: само волокно не-проводит электричество и не искрит-, поэтому подходит для взрывоопасных сред;
- Долгосрочная-стабильность и устойчивость к воздействию окружающей среды – при правильной упаковке волоконная решетка Брэгга может годами работать во влажной, агрессивной или радиационной среде.
Конечно, волоконная брэгговская решетка не «идеальна во всех отношениях»: отдельные датчики обычно дороже, чем простые электрические датчики, для системы требуется специальный оптический опросник, а неправильная установка или упаковка могут ухудшить передачу напряжения и точность. Во многих проектах более разумным подходом является использование волоконно-оптической брэгговской решетки в качестве решения для мониторинга на средних- и больших-расстояниях, многоточечных-точечных наблюдениях с высокой-надежностью, используемых в сочетании с традиционными электрическими датчиками, а не попыткой заменить все.
От кабелей связи к сенсорным кабелям: как волоконная брэгговская решетка FBG связана с оптическими кабелями
По своей сути волоконно-оптическая брэгговская решетка представляет собой всего лишь несколько сантиметров модифицированного волокна-, но для работы в реальных проектах ее необходимо соединить десятками или сотнями метров оптического кабеля и оптической сети. Вкратце: волоконная брэгговская решетка записана на волокне, переносится по кабелю и работает в оптической сети.
На каком волокне написана FBG Fiber Bragg Grating?
Большинство волоконно-оптических устройств с брэгговской решеткой созданы на основе стандартного одномодового волокна (например, G.652D, G.657, нечувствительного к изгибу-) из-за низких потерь, разумной стоимости и хорошей совместимости с системами связи. Для более крутых изгибов или плотной прокладки внутри помещений или навесных стен предпочтительно использовать волокно, -нечувствительное к изгибу; в суровых условиях можно использовать специальные волокна, но логика всегда такова: выберите правильное волокно для окружающей среды, а затем напишите оптоволоконную решетку Брэгга там, где это необходимо.
Чувствительный кабель против кабеля связи
И сенсорные, и коммуникационные кабели имеют оптоволоконные, силовые элементы и оболочки, но ориентированы на разные цели. Кабели связи стремятся к низким потерям и надежности, пытаясь изолировать волокно от внешнего механического воздействия. Сенсорные кабели должны не только выдерживать нагрузки, но и обеспечивать эффективную передачу структурной деформации волоконно-оптической брэгговской решетке, поэтому конструкции могут изменять структуру рыхлой-трубки, добавлять металлические/стеклопластиковые несущие или связующие слои, а иногда смешивать «чувствительные волокна» с «чистыми передающими волокнами» в одном кабеле.
Что входит в полную сенсорную цепь FBG Fiber Bragg Grating?
Типичная цепь включает в себя: (1) входные-датчики с корпусированной оптоволоконной брэгговской решеткой (деформация, температура, усилие в кабеле и т. д.); (2) кабели электропередачи от сооружения к месту слабого-тока или аппаратному помещению; (3) запросчик плюс программное обеспечение для демодуляции, хранения и сигнализации. В более крупных системах между ними добавляются оптические разветвители, патч-панели и муфты -стандартного телекоммуникационного оборудования-.
Почему качество оптоволокна и кабеля важно для долгосрочной-стабильности
Хотя «умной частью» системы FBG Fiber Bragg Grating является опросник и программное обеспечение, долгосрочная-стабильность в основном зависит от качества основного волокна и кабеля. Если прочность волокна, характеристики микро-изгиба или старение покрытия низкие, или если кабель имеет слабую устойчивость к растяжению/изгибу/температуре, проблемы проявятся позже в виде более высоких потерь и дрейфа измерений. Поэтому выбор надежных волокон и кабелей и их соответствие реальной среде прокладки (внутри/наружно, земля/навесная стена/кабель и т. д.) является ключом к достижению стабильного долгосрочного-мониторинга.
Что такое мониторинг силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating и какую проблему он решает?
Мониторинг силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating означает установку датчиков Fiber Bragg Grating на кабели, измерение деформации кабеля в режиме реального времени и преобразование ее в натяжение кабеля. Основная инженерная проблема, которую он решает, заключается в следующем: усилие троса на ключевых элементах нельзя проверить один раз во время нагрузки – оно должно быть видимым и точным на протяжении всего срока службы, особенно для стеклянных навесных стен, которые очень чувствительны к деформации и смещению.
Стеклянные навесные стены с кабельной-поддержкой и предварительно напряженные тросы
В стеклянных навесных стенах с кабельной-поддержкой и кабельной-сеткой несколько предварительно напряженных стальных тросов «подвешивают» стеклянные панели к основной конструкции. Эти тросы несут нагрузку и контролируют общую устойчивость и деформацию. Чтобы поддерживать линию фасада и смещение в пределах допустимых значений собственного-веса, ветра и температуры, во время установки к тросу прикладывается определенное начальное усилие, и то, будет ли эта сила оставаться в разумных пределах при эксплуатации, имеет решающее значение для безопасности и комфорта.
Почему сила троса навесной стены нуждается в долгосрочном-контроле
Сила кабеля не является постоянной. Со временем релаксация материала, проскальзывание анкера, изменения температуры и вторичная деформация конструкции приведут к отклонению расчетного значения. Сильный ветер, строительные нагрузки или местные повреждения могут привести к ненормальной силе в некоторых кабелях. Если вы измеряете только один раз при завершении или приемке, среднесрочную- и долгосрочную-потерю силы или дисбаланс будет трудно обнаружить, что в конечном итоге может проявиться в виде растрескивания стекла, повреждения суставов или чрезмерной-вне-плоской деформации фасада.
Традиционные методы испытания кабеля на усилие и их ограничения
Традиционные методы включают вибрационный метод, трехточечный изгиб (измеритель силы дуги) и гидравлический манометр. Метод вибрации определяет силу кабеля на основе собственной частоты, но он чувствителен к граничным условиям, температуре и помехам. Трех-точечный изгиб основан на геометрической жесткости и прогибе, требует больших требований к пространству и неясных предположений об осевой жесткости и границах. Гидравлические манометры удобны во время нагрузок, но по сути являются строительными инструментами и не могут оставаться на конструкции для долгосрочного-онлайн-мониторинга. В целом эти методы либо не подходят для постоянного развертывания, либо недостаточно автоматизированы для предоставления непрерывных данных-истории времени.
Преимущества и проблемы использования волоконной брэгговской решетки FBG для мониторинга силы кабеля
Путем установки датчиков FBG Fiber Bragg Grating на кабель или на компоненты, имеющие четкую механическую связь с ним, изменения силы кабеля можно преобразовать в сдвиги длины волны и измерить с высокой точностью на больших расстояниях и в нескольких точках. Преимущества включают в себя невосприимчивость к электромагнитным помехам, мультиплексирование многих точек на одном волокне и простую интеграцию с существующим оптическим кабелем и инфраструктурой аппаратной, что соответствует сложной прокладке и среде навесных стен. Проблемы заключаются в обеспечении надежного механического соединения без повреждения кабеля, разработке корпуса с достаточной чувствительностью, но с низкой -погрешностью, вызываемой установкой, а также в балансировании стоимости оборудования/опросника с размером проекта.
Ключевые инженерные требования к системе контроля натяжения кабеля
С инженерной точки зрения «хорошая» система мониторинга усилия на кабеле должна: точно измерять (хорошая точность и повторяемость), видеть полную картину (фиксировать изменения с течением времени), служить долго (стабильно на открытом воздухе), мало беспокоить (быть максимально не-навязчивой для кабеля и фасада) и быть удобной в обслуживании (датчики/передние-детали можно проверять или заменять при необходимости). Мониторинг силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating привлекателен тем, что благодаря хорошо спроектированным внешним зажимам и чувствительным кабелям он предлагает практический компромисс между этими требованиями.
Наружный датчик усилия с кабелем FBG Fiber Bragg Grating: принцип и конструктивное исполнение
Идея проста: на кабеле закрепляется небольшой зажим, внутри которого находится короткий кусок волокна с брэгговской решеткой FBG Fiber. Когда кабель нагружен, его незначительное удлинение передается через зажим на оптоволоконную брэгговскую решетку, вызывая изменение отраженной длины волны. Следователь считывает этот сдвиг длины волны и преобразует его в силу кабеля. Сам кабель не нужно резать, сверлить или сваривать.
Принцип измерения-на основе прибора
В подходе, основанном на приспособлении-, используется специально разработанный зажим из металла или сплава, закрепленный на кабеле так, что он деформируется вместе с кабелем. Волоконная брэгговская решетка FBG прикрепляется к чувствительному к растяжению месту этого зажима. При изменении силы троса зажим растягивается или сжимается; высокочувствительная к деформации-волоконная брэгговская решетка "регистрирует" эту деформацию как сдвиг длины волны, что позволяет косвенно измерять силу кабеля.
Конструктивные особенности датчиков силы, монтируемых снаружи/зажимов-на FBG с волоконной брэгговской решеткой
Типичный датчик, устанавливаемый снаружи (с зажимом-}, состоит из трех частей: корпуса зажима, контактирующего с кабелем, внутреннего упругого элемента,-несущего нагрузку, и волокна FBG Fiber Bragg Grating, приклеенного или приваренного к нему. Весь блок выполнен в виде разъемного зажима или воротника, который можно открыть и разместить вокруг кабеля, а затем зафиксировать болтами или защелками-нет необходимости разрезать кабель или снимать анкеры. Основная цель проектирования — надежно зажать кабель без существенного изменения исходного силового состояния кабеля.
Ключевые факторы, влияющие на точность измерений: чувствительность, погрешность установки, передача деформации.
Не углубляясь в формулы, наиболее важны три момента:
Чувствительность – изменения силы кабеля должны быть достаточно «усилены», чтобы волоконная брэгговская решетка могла четко обнаружить;
Передача деформации – реальная деформация кабеля должна как можно полнее передаваться волоконной брэгговской решетке ВБР;
Ошибка при установке – следует свести к минимуму ослабление, проскальзывание или неравномерную пред-предварительную затяжку во время установки.
Структурная конструкция датчика внешнего монтажа по существу представляет собой баланс между этими тремя факторами, гарантируя, что оптоволоконная брэгговская решетка «чувствует» силу кабеля, не повреждая кабель и не создавая дополнительных концентраций напряжений.
Преимущества внешней установки при строительстве и обслуживании навесных стен
По сравнению со встроенными решениями или резкой, нарезанием канавок или сваркой непосредственно на кабеле, внешний датчик силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating предлагает три основных преимущества: не-неразрушающий, простой в установке и заменяемый. Он действует как дополнительный-аксессуар: его можно установить на более поздних этапах строительства навесной стены или даже во время эксплуатации; при необходимости проверки или повторной калибровки датчик можно снять и заменить, не прикасаясь к самому кабелю. Это сводит к минимуму воздействие на конструкцию фасада и позволяет избежать «жестких» изменений в исходной системе тросовых сил, лучше удовлетворяя практическим требованиям безопасности и ремонтопригодности.
Практический пример: внешние датчики силы с кабелем FBG Fiber Bragg Grating на стеклянных навесных стенах
В отдельной статье мы используем проект стеклянной навесной стены в качестве средства для систематического анализа инженерного применения внешних датчиков силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating. В статье сначала рассматривается разработка навесных стен с опорой на кабель-, а также ограничения традиционных методов измерения силы кабеля, затем сравниваются плюсы и минусы различных стратегий компоновки волоконно-оптических решеток Брэгга, предложенных Чжэном Р., Ван Сюэчэ, Сунь Сяо и Тан Цзюнем. На основе реального проекта представлена схема внешнего высокочувствительного датчика силы кабеля с высокой-чувствительностью, использующая принцип-волоконной брэгговской решетки, и проверяется ее точность. стабильность и технологичность благодаря данным о силе кабеля, собранным на этапе строительства. Практический пример ясно показывает, что, не повреждая кабели и существенно не изменяя исходную конструкцию фасада, внешние датчики с волоконной брэгговской решеткой могут служить высокоточным-, удобным в обслуживании решением для мониторинга силы кабеля, обеспечивая воспроизводимый инженерный путь для навесных стен с кабельной-поддержкой и аналогичных кабельных конструкций.
Работа с производителями кабелей/системными интеграторами: от датчиков FBG Fiber Bragg Grating до комплексных решений
Какая волоконно-кабельная продукция необходима?
Практичная система мониторинга силы кабеля с волоконно-оптической решеткой Брэгга в основном требует трех вещей: (1) чувствительного волокна с волоконной решеткой Брэгга, (2) чувствительных/фидерных оптических кабелей, (3) стандартных кабелей связи и патч-кордов в стойке. Для крепления датчика-на датчике используется короткое чувствительное волокно или небольшой специальный кабель, для прокладки маршрутов используются внутренние и наружные кабели, а в шкафу все завершается стандартными заплатами. Для производителей кабеля это, по сути, реорганизация существующих продуктов по «чувствительному каналу», а не только по «каналу связи».
От фасада и крыши до слабого-текущего помещения
В проектах навесных стен оптический путь обычно проходит от фасада и крыши через точку входа в здание вниз по шахтам к помещению со слабым-током. Обычно: кабель наружного- номинала на фасаде/крыше → через воздуховоды или лотки в здание → переход в помещение.ЛСЖ/стояк кабельвниз по стояку в аппаратную. Производители оптических кабелей и системные интеграторы могут совместно-спроектировать полный маршрут «от датчика до стойки», что сокращает последующую координацию между строительными, фасадными и инженерными системами.
Интеграция с кабельной системой зданий и центрами обработки данных
Волоконно-оптический запросчик с брэгговской решеткой размещается в помещении со слабым-током/оборудованием, и его данные передаются на серверы BMS, службы безопасности или центра обработки данных. На этом этапе можно повторно использовать существующие волоконно-оптические кабели здания, ODF/патч-панели,Магистральные линии MPO/MTPицентр обработки данныхинфраструктура: данные мониторинга поступают в сеть через Ethernet/полевую шину, а затем агрегируются и визуализируются на верхнем-уровне или облачных платформах. Таким образом, мониторинг оптоволоконной решетки Брэгга становится просто еще одним источником данных в цифровых операциях здания, а не отдельной-автономной изолированной системой.
Роль оптоволоконных и кабельных компаний
Компаниям, занимающимся оптоволоконными и кабельными сетями, не обязательно самостоятельно создавать опросники или датчики Fiber Bragg Grating. Их ключевые роли: обеспечение нужных волокон/кабелей для датчиков и связи, а также работа с поставщиками и интеграторами волоконно-оптических решеток Брэгга FBG для обеспечения сквозного-оптического-конечного оптического пути от конструкции до стойки. Это позволяет им перейти от простой продажи кабеля к предложению оптической инфраструктуры для мониторинга состояния конструкций, умных зданий и интеллектуальной инфраструктуры.
Часто задаваемые вопросы: Общие вопросы о волоконной решетке Брэгга FBG и мониторинге силы кабеля
В чем разница между датчиками с волоконной решеткой Брэгга и обычными тензорезисторами?
Датчики FBG Fiber Bragg Grating используют длину волны в качестве сигнала и передают ее по оптическому волокну, поэтому они невосприимчивы к электромагнитным помехам и могут работать на больших расстояниях со многими точками на одном волокне. В тензорезисторах используется изменение сопротивления, проводка короче и дешевле на каждую точку, но защита от-помех и масштабируемость для мониторинга на больших-расстояниях и в нескольких-точках слабее.
Сколько датчиков FBG Fiber Bragg Grating можно записать на одно волокно? Будут ли они мешать друг другу?
По одному волокну можно последовательно подключить десятки датчиков с волоконной решеткой Брэгга, при условии, что каждый из них имеет разную центральную длину волны и спектры не перекрываются. Опрашиватель разделяет их по длине волны, поэтому при правильном планировании длины волны они не будут мешать друг другу.
Какое оборудование включает в себя типичная система контроля силы кабеля Fiber Bragg Grating?
Обычно вам нужно:
Датчики усилия с оптоволоконным кабелем Брэгга (зажимные-или другие формы),
Оптические кабели и патч-корды от датчика до аппаратной,
Волоконно-оптический запросчик с брэгговской решеткой,
Сбор данных/программное обеспечение (ПК, BMS, SCADA или облачная платформа) для отображения, хранения и сигнализации.
Если в проекте навесной стены уже есть оптические кабели связи, нужен ли еще отдельный чувствительный кабель FBG Fiber Bragg Grating?
Технически сигналы оптоволоконной брэгговской решетки могут передаваться по запасным одномодовым волокнам в существующих кабелях связи. Использовать ли их повторно или проложить отдельный сенсорный кабель, зависит от маршрутизации, наличия запасного волокна и требований к изоляции: для критического мониторинга многие владельцы предпочитают выделенный оптоволоконный путь для ясности и надежности.
Насколько стоимость мониторинга силы кабеля FBG Fiber Bragg Grating соотносится с традиционными методами?
Для одноразового-тестирования традиционные инструменты (вибрационный метод, гидравлический манометр и т. д.) обычно дешевле. Но для долгосрочного-многоточечного-онлайн-мониторинга оптоволоконная решетка Брэгга-хотя требует опросника и более высоких первоначальных инвестиций,-может сократить-трудозатраты на объекте и повторные испытания и часто становится более экономичной-эффективной на протяжении всего жизненного цикла.
Каков срок службы датчиков FBG Fiber Bragg Grating? Легко ли проводить обслуживание/замену?
Сама решетка выполнена из стекловолокна и может прослужить много лет; Фактический срок службы в основном ограничивается условиями упаковки и установки (коррозия, герметизация, механические повреждения). Внешние датчики силы кабеля с волоконной брэгговской решеткой сконструированы так, чтобы их можно было снимать и заменять, поэтому в случае выхода из строя их можно заменить, не касаясь корпуса кабеля.
Какие требования предъявляются к месту установки и качеству изготовления кабельных датчиков силы FBG Fiber Bragg Grating?
Датчики следует устанавливать на репрезентативных, прямых и доступных участках кабеля, по возможности вдали от анкеров и сложных соединений. При монтаже хомут должен быть затянут равномерно, не допускать соскальзывания и повреждения кабеля, а также резкого перегиба волокна; после установки рекомендуется выполнить несколько измерений или небольшой тест под нагрузкой, чтобы подтвердить стабильные и повторяемые значения.