ГлавнаяКаталогИзмерительные приборы для волоконной оптикиВолоконные системы мониторинга на точечных датчиках

Волоконные системы мониторинга на точечных датчиках

Волоконные системы мониторинга на точечных датчиках включают в себя: сеть датчиков на волоконных решетках Брэгга (ВБР-датчиков), которые записываются в одномодовом волокне; ВБР-интеррогаторы, представляющие собой оптоэлектронные блоки для считывания передачи сигнала по сети и записи отклика в виде обратного отражения с каждого ВБР-датчика, и блок обработки, чаще всего представляющий собой компьютер для обработки и хранения данных мониторинга.

Волоконные системы мониторинга на точечных датчиках включают в себя следующие подсистемы:

  1. Сеть датчиков на волоконных решетках Брэгга (ВБР-датчиков) или преобразователей, прикрепляемых к исследуемой структуре.
  2. ВБР-интеррогаторы, представляющие собой оптоэлектронные блоки для считывания информации с датчиков. Интеррогаторы передают сигнал по сети и записывают отклик в виде обратного отражения с каждого ВБР-датчика.
  3. Блок обработки, чаще всего представляющий собой ПК. Выполняет запись и обработку данных, а также предоставляет удобный доступ и хранение данных мониторинга.
Датчик на волоконной решетке Брэгга (ВБР-датчик) записывается в ядре стандартного одномодового оптоволокна с использованием пространственно-изменяющихся паттернов интенсивного УФ излучения.

Для того чтобы ВРБ можно было использовать в качестве датчика, ее нужно осветить источником с широким спектром и измерить сигнал обратного отражения. Длины волн обратного отражения будут связаны с интересующими локальными изменениями в волокне. Сдвиги на брэгговских длинах волн могут быть исследованы с помощью следующих методов:
  1. Интерферометр, преобразующий сдвиги длин волн в фазовые сдвиги путем измерения разности хода лучей внутри прибора. Способ является высокочувствительным, но дорогим.
  2. Оптический фильтр, который может представлять собой другую ВБР. Преобразует волновые сдвиги в изменения интенсивностью. Длину волны отраженного света можно определить путем сравнения интенсивностей прошедшего и отраженного света. Данный способ является очень простым, но имеет существенный недостаток: он может обращаться одновременно лишь к одной решетке.
  3.  Система временного мультиплексирования (TDM), которая использует широкополосный импульсный источник для освещения датчиков и разделяет сигналы от различных датчиков по времени, за которое отраженный сигнал достигает детектора. Недостатком подобных систем является необходимость поддерживать определенное расстояние между датчиками для того, чтобы интеррогатор успевал измерить длину волны обратного отражения от каждой решетки.
  4. Система спектрального разделения по длинам волн (WDM), которая позволяет обработать отраженный сигнал от сети датчиков при условии, что все датчики имеют разную длину волны. Это достигается либо с помощью широкополосного источника света и спектрометра для детектирования, либо с помощью перестраиваемого лазера и простых детекторов на базе фотодиодов. Последний способ используется в интеррогаторах от компании Smart Fibres, представленных в нашем каталоге.

Преимущества ВБР-датчиков

  • Низкая восприимчивость к внешним условиям. Так как ВБР-датчики представляют собой пассивные компоненты, они могут работать в условиях экстремальных температур и нагрузок в отличие от датчиков на основе электроники.
  • Невосприимчивость к электрическим шумам. Кроме того, из-за нулевой мощности ВБР-датчики являются искробезопасными и могут использоваться во взрывоопасных средах.
  • Удаленное зондирование. Так как оптоволокно является эффективным носителем сигнала и измеряемая характеристика, длина волны, не зависит от степени ослабления сигнала, датчики могут располагаться на большом расстоянии от интеррогаторов.
  • Долговременная стабильность. Так как в волоконной решетке отсутствует дрейф, она может быть использоваться на протяжении многих лет без необходимости перекалибровки.
  • Компактный размер. Так как датчики встраиваются в волокно, имеющее диаметр всего порядка 150 мкм, имеется возможность встроить систему мониторинга практически в любую систему, в том числе в композитный материал.
  • Мультиплексирование. Несколько десятков ВБР-датчиков может быть записано на одном оптоволокне, и несколько сотен датчиков может быть опрошено с помощью одного интеррогатора, работающего в многоканальном режиме. Это позволяет существенно снизить затраты для мониторинга больших систем.
  • Простота установки. Для исследования структуры не нужно прокладывать путь к каждому датчику отдельно. Достаточно провести волокно с записанными датчиками, подключить его к одному интеррогатору и системе обработки информации.
Каталог продукции

Мой заказ