光纖光柵傳感器的優(yōu)勢有哪些
光纖布拉格光柵(FBG)的傳感器和傳感器與傳統的電傳感器技術(shù)相比具有許多顯著(zhù)優(yōu)勢:
容忍惡劣環(huán)境
光纖光柵FBG傳感器和傳感器完全被動(dòng),不使用電子元件。因此,它們能夠在從低溫到幾百攝氏度的極端工作溫度下運行,并且在電子傳感器和儀表無(wú)法操作的最極端環(huán)境中提供長(cháng)期生存能力。
電氣抗擾
光纖光柵FBG傳感器的無(wú)源特性的另一個(gè)好處是它們完全不受靜電,電磁或射頻源的干擾,允許它們安裝在具有嚴重電噪聲的位置,例如發(fā)電和傳輸設備。此外,它們是零功率,100%本質(zhì)安全,可用于最危險的爆炸性環(huán)境。
遙感
光纖是一種非常有效的信號載體。因此,電詢(xún)問(wèn)單元可以位于遠離感測位置幾十Kms的位置,而傳統的電應變儀系統需要定期放大以避免信噪比降低。為了監測長(cháng)井,遠程結構,如井眼,立管,管道或隧道,這是一項獨特而寶貴的優(yōu)勢。光學(xué)傳感器不受下引線(xiàn)效應的影響,并且由于FBG傳感系統中的被測量波長(cháng)不受信號衰減的影響,因此遠距離傳感器的值在沿長(cháng)光纖傳輸時(shí)不可能被破壞。
長(cháng)期穩定性
FBG傳感器為遠程監控提供的另一個(gè)重要優(yōu)勢是它們隨時(shí)間的穩定性。作為無(wú)源傳感器,FBG零漂移,可以使用多年而無(wú)需重新校準。實(shí)際上,將傳感器連接到結構并使用儀器返回每隔幾年詢(xún)問(wèn)傳感器以獲得自上次讀數以來(lái)任何結構運動(dòng)的真實(shí)圖像是切合實(shí)際的。這進(jìn)一步增加了該技術(shù)的經(jīng)濟優(yōu)勢,因為一個(gè)單一的詢(xún)問(wèn)單元可以服務(wù)于多個(gè)結構。
微型尺寸
記錄FBG的光纖很小,直徑只有0.15毫米左右。這意味著(zhù)許多傳感器可以應用于幾乎沒(méi)有入侵的結構。獨特的是,光纖傳感器陣列可以嵌入復合材料內部,以監控內部應變,溫度和損壞,而不會(huì )影響復合材料的結構性能。
多路復用
可以將數十個(gè)FBG寫(xiě)入一根光纖,并且可以通過(guò)一個(gè)多通道儀器同時(shí)查詢(xún)幾百個(gè)FBG。與每個(gè)傳感器都有專(zhuān)用通道的技術(shù)相比,這提供了一種非常低成本的機制,用于密集檢測甚至非常大的結構。此外,光纖比電線(xiàn)更小且更輕,并且與這種多路復用能力一起,可以制造廣泛的FBG傳感器裝置,這些裝置由于電纜質(zhì)量和體積而在某些應用中迄今為止是不可能的。
碳纖維試樣的疲勞耐久性
試驗表明,嵌入式纖維傳感器在100萬(wàn)次循環(huán)后沒(méi)有出現疲勞或脫落的跡象。使用玻璃纖維材料的類(lèi)似測試將證明風(fēng)力渦輪機葉片內的嵌入式傳感器將在葉片本身的25年使用壽命中存活。對于表面安裝應用,光纖傳感器不易剝離,并且比大多數電子儀表技術(shù)對水分和化學(xué)品更具彈性。
安裝的簡(jiǎn)便性和成本
考慮安裝大量傳統的電氣應變計。每個(gè)量規需要粘接到被測結構上,然后需要粘接與每個(gè)量規相關(guān)的焊盤(pán)。然后需要在每個(gè)量規和其相關(guān)的焊盤(pán)之間原位制造焊接接頭。然后需要將電線(xiàn)原位焊接到所有焊盤(pán)上,然后布線(xiàn)并固定回儀器組。最后,在開(kāi)始測量之前,需要平衡與每個(gè)儀表相關(guān)聯(lián)的電橋。
相比之下,該結構可由數百個(gè)FBG應變傳感器組裝,只需將幾根光纖連接到結構上,將它們連接到單個(gè)FBG詢(xún)問(wèn)器并按下單個(gè)按鈕即可獲得對所有未來(lái)讀數有效的應變陣列參考。
考慮到安裝工程師是熟練的勞動(dòng)力,并且對某些結構的訪(fǎng)問(wèn)是困難且昂貴的,通過(guò)光纖安裝可節省的成本和時(shí)間顯然是顯著(zhù)的。
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