Bħala professjonist tal-inġinerija, nixtieq naqsam xi għarfien prattiku dwar FBG Fiber Bragg Grating-kif jaħdem, għalxiex huwa tajjeb, u fejn jaqbel bejn il-fibra tal-komunikazzjoni u l-fibra tas-sensing. Nibda minn punti bażiċi sempliċi u jispiċċa b'każ reali ta 'monitoraġġ tal-forza tal-kejbil prestressed f'ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ, dan l-artikolu ser jgħinek tifhem malajr kif is-sensuri tal-ħakk FBG Fiber Bragg Grating immuntati esternament jistgħu jintużaw biex jimmonitorjaw is-sigurtà tal-faċċata b'mod preċiż, fit-tul-u mhux{3}}intrużiv.
X'inhu Fiber Bragg Grating?
FBG Fiber Bragg Grating huwa sezzjoni qasira tal-qalba tal-fibra ottika fejn jinkitbu t-truf tal-indiċi refrattiv perjodiku, għalhekk din il-biċċa tal-fibra tirrifletti b'mod qawwi wavelength speċifiku wieħed biss u tħalli l-wavelengths l-oħra kollha jgħaddu. Għadha tidher qisha fibra ta'-modalità waħda ordinarja, iżda taġixxi bħala wavelength-mera selettiva żgħira li tista' tintuża għall-filtrazzjoni ottika fil-komunikazzjoni u għall-konverżjoni tar-razza/temperatura f'bidliet fil-wavelength fis-sensing.
Kunċett bażiku ta 'FBG Fiber Bragg Grating
Fiber Bragg Grating huwa essenzjalment modulazzjoni perjodika ta 'indiċi refrattiv miktub tul il-qalba tal-fibra, ġeneralment bl-użu ta' laser UV u maskra tal-fażi. Meta jgħaddi d-dawl tal-broadband, wavelengths biss li jissodisfaw il-kundizzjoni tal-ħakk huma riflessi b'mod qawwi, għalhekk il-wavelength taċ-ċentru rifless jista 'jiġi ttrattat bħala "tikketta" li tinqara għall-komunikazzjoni jew sensing.
Prinċipju operattiv (kundizzjoni Bragg u wavelength ta' riflessjoni)
L-imġieba tal-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika ssegwi l-kundizzjoni Bragg λ_B=2 n_eff Λ, fejn λ_B huwa l-wavelength rifless, n_eff l-indiċi refrattiv effettiv u Λ il-perjodu tal-ħakk. Ir-razza esterna u t-temperatura jbiddlu ftit n_eff u Λ, li jikkawżaw ċaqliq ċkejkna iżda li jistgħu jitkejlu f'λ_B, li hija l-bażi fiżika tas-sensing tal-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika.
Relazzjoni u differenzi mal-fibra ottika ordinarja
Il-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika mhuwiex materjal ġdid iżda modifika strutturali lokali fuq fibra standard: istess ħġieġ u dijametru, bi ftit millimetri għal ċentimetri biss tal-qalba modulata perjodikament. Fibra ordinarja prinċipalment tipprovdi trasmissjoni ta 'telf ta' -baxx, filwaqt li s-segment tal-Fiber Bragg Grating isir apparat ottiku li jirrifletti narrowband -l-element ta 'sensing veru-konness mill-bqija tal-fibra bħala l-mogħdija tat-trażmissjoni.
Tipi komuni ta 'FBG Fiber Bragg Grating
Tipi ta' gradilja Bragg tal-fibra komuni FBG jinkludu gradilji uniformi (perjodu kostanti, quċċata waħda ta' riflessjoni dejqa), gradilji chirped (perjodu li jvarja, riflessjoni broadband għal dispersjoni jew rispons ta' firxa wiesgħa-), u arrays ta 'gradilja (gradilja multipli b'tul ta' mewġ taċ-ċentru differenti f'fibra waħda) għal sensing ta' wavelength{1}}{2}multiplexed.
Parametri ta 'prestazzjoni ewlenin ta' FBG Fiber Bragg Grating
Parametri ewlenin ta 'fibra ottika bragg ħakk huma riflessjoni wavelength, bandwidth, riflettività u sensittività. Fis-sensing, aħna prinċipalment jimpurtahom dwar kif preċiżament il-wavelength jista 'jinstab (wisa' ta 'frekwenza dejqa, riflessività tajba) u kemm jirrispondi b'mod qawwi għar-razza u t-temperatura, flimkien ma'-stabbiltà fit-tul u reżistenza għall-għeja, li jiddeterminaw jekk l-apparat huwiex adattat għal użu reali ta 'inġinerija.
Għal xiex jintuża FBG Fiber Bragg Grating? – Applikazzjonijiet tipiċi minn komunikazzjonijiet sa sensing
L-akbar karatteristika tal-fibra ottika bragg ħakk huwa li huwa kemm anfiltru ottikuu aelement sensing. Sakemm nagħmlu użu miż-żewġ proprjetajiet ewlenin tagħha-jirrifletti biss wavelength speċifiku, u dak il-wavelength jimxi meta l-ambjent jinbidel-nistgħu nfasslu ħafna tipi ta' applikazzjonijiet. L-ewwel intuża f'sistemi ta 'komunikazzjoni ottika għall-filtrazzjoni, id-diviżjoni tal-wavelength u l-kumpens tad-dispersjoni; aktar tard, l-inġiniera indunaw kemm hija sensittiva għat-tensjoni u t-temperatura, u saret teknoloġija ta 'sensing tal-qalba fil-monitoraġġ tas-saħħa strutturali, enerġija, kejbil u industriji tal-pipeline.
FBG Fiber Bragg Grating fil-komunikazzjonijiet: iffiltrar, WDM u kumpens ta 'dispersjoni
F'sistemi ta 'komunikazzjoni ottika, fibra waħda ta' spiss iġorr ħafna kanali ta 'wavelength fl-istess ħin, għalhekk għandna bżonn "nagħżlu" b'mod preċiż wieħed jew diversi wavelengths jew nittrattaw xi wavelengths b'mod differenti. Bħala riflettur narrowband, Fiber Bragg Grating huwa ideali bħala filtru ottiku: id-dawl tal-broadband jidħol, faxxa żgħira biss madwar il-wavelength Bragg hija riflessa u l-bqija jgħaddi. Permezz ta 'kaskata ta' apparati ta 'ħakk bragg multipli tal-fibra ottika b'tul ta' mewġ taċ-ċentru differenti, nistgħu nirrealizzawWDM/DEMUXu kanali separati b'wavelength; apparati tal-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika chirped jipprovdu riflessjoni tal-broadband u jistgħu jintużaw għal kumpens ta 'dispersjoni fuq links twal. Fil-komunikazzjonijiet, Fiber Bragg Grating iġib ruħu bħal komponent ottiku passiv, simili għal filtri, gradilji u moduli WDM.
FBG Fiber Bragg Grating fis-sensing: tensjoni, temperatura, pressjoni u vibrazzjoni
Meta nbiddlu l-attenzjoni tagħna minn "filtrazzjoni" għal "drift tat-tul tal-mewġ", FBG Fiber Bragg Grating isir sensur ta'-preċiżjoni għolja. It-tensjoni esterna (tensjoni/kompressjoni) tbiddel it-tul tal-fibra u l-indiċi refrattiv, u t-temperatura taffettwa wkoll il-wavelength ta 'Bragg permezz ta' espansjoni termali u effetti termo-ottiċi, għalhekk billi nsegwu l-wavelength rifless f'ħin reali nistgħu niddeduċu tensjoni u temperatura. B'disinn u ppakkjar mekkaniku adattat, il-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika jista 'wkoll ikejjel indirettament il-pressjoni, it-tagħbija, l-aċċelerazzjoni u l-vibrazzjoni-per eżempju, billi jgħaqqadha ma' travi, ċangaturi, rebar jew berings, jew inkorporat f'elementi elastiċi, sabiex deformazzjonijiet ċkejkna jsiru ċaqliq ta 'wavelength. Meta mqabbel ma 'sensuri elettriċi tradizzjonali, is-sensing tal-Fiber Bragg Grating jippermetti li ħafna gradilji jinkitbu f'serje fuq fibra waħda, li tippermetti kejl multi-punt jew kważi-distribwit tul linja.
FBG Fiber Bragg Grating fil-monitoraġġ tas-saħħa strutturali (SHM): pontijiet, mini, turbini tar-riħ, bini
Fil-monitoraġġ tas-saħħa strutturali, FBG Fiber Bragg Grating sar rotta teknika matura ħafna. Applikazzjonijiet tipiċi jinkludu monitoraġġ tal-forza tal-kejbil ta 'kejbils u hangers tal-pont (tqegħid ta' fibra ottika bragg grating fuq il-kejbil, ankra jew ċellula tat-tagħbija ddedikata biex issegwi t-tensjoni tal-kejbil maż-żmien), monitoraġġ tad-deformazzjoni tal-kisi u tal-konverġenza f'mini u strutturi tal-metro (tqegħid ta 'sensors ta' strain tal-bragg tal-fibra ottika fuq kisjiet jew ring bars), valutazzjoni tat-tensjoni u tal-vibrazzjoni għall-monitoraġġ tal-għeja tat-turbini tar-riħ u tal-vibrazzjoni. twissija, u-monitoraġġ onlajn fit-tul ta' forzi u spostamenti f'membri ewlenin, ġonot u kejbils ta' bini għoli-, irfid spazjali u ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ. Hawnhekk, Fiber Bragg Grating tispikka grazzi għar-reżistenza tagħha għall-interferenza elettromanjetika, it-trażmissjoni fuq distanzi twal-, multi-multiplexing u l-adegwatezza għall-installazzjoni fit-tul-inkorporata jew moħbija.
FBG Fiber Bragg Grating fl-enerġija u applikazzjonijiet industrijali: enerġija, kejbils, pipelines
Fis-setturi tal-enerġija u industrijali, FBG Fiber Bragg Grating għandu wkoll rwol importanti. Fis-sistemi tal-enerġija jista 'jintuża għall-monitoraġġ tat-temperatura tal-istralċ tat-transformer, il-monitoraġġ tat-temperatura tal-busbar u l-monitoraġġ tal-kundizzjoni tat-tagħmir GIS, tegħleb il-kumplessità tal-wajers u prestazzjoni fqira kontra -interferenza ta' thermocouples u RTDs f'ambjenti ta '-vultaġġ għoli. F'applikazzjonijiet tal-kejbil, il-grilja tal-bragg tal-fibra ottika tista 'tiġi inkorporata fi jew imwaħħla ma' kejbils tal-enerġija ta 'vultaġġ għoli-, kejbils tal-fibra tal-enerġija ibrida- u kejbils taħt il-baħar biex jimmonitorjaw it-temperatura operattiva u r-razza tal-liwi, u anke jillokalizza hotspots tul ir-rotta. Fl-industriji taż-żejt u tal-gass u kimiċi, sensuri tal-bragg grating tal-fibra ottika jistgħu jiġu mwaħħla ma' jew inkorporati f'pipelines ta'-distanza twila, tankijiet tal-pressjoni u tankijiet tal-ħażna biex jimmonitorjaw anomaliji relatati mal-pressjoni, it-tensjoni u t-tnixxija-. Minħabba li l-fibra mhix-konduttiva, reżistenti-korrużjoni u kapaċi li tittrażmetti-distanza twila, hija naturalment adattata għal ambjenti ta'-vultaġġ għoli,-temperatura għolja, EMI qawwija u splussivi.
FBG Fiber Bragg Grating sensing vs sensing elettriku tradizzjonali
Meta mqabbel ma 'sensers elettriċi tradizzjonali bħal strain gauges ta' reżistenza, thermocouples u transducers tat-tip ta 'vultaġġ/kurrent-, FBG Fiber Bragg Grating sensing għandu differenza waħda ewlenija: juża wavelength minflok vultaġġ jew reżistenza bħala s-sinjal. Il-vantaġġi ewlenin tagħha huma:
- Kontra l--interferenza qawwija - is-sinjal jinġarr mid-dawl f'fibra ottika u huwa immuni għal interferenza elettromanjetika, ideali għal ambjenti ta'-vultaġġ għoli u-EM b'saħħithom;
- -Distanza twila, multi-punt multiplexing - ħafna sensuri differenti-wavelength tal-fibra ottika bragg grating jistgħu jiġu kaskati fuq fibra waħda u jaqsmu interrogatur wieħed, konvenjenti għall-monitoraġġ ta '-distanza twila multi-punt;
- Sigurtà u insulazzjoni - il-fibra nnifisha mhix-konduttiva u ħielsa mill-ispark-, adattata għal atmosferi splussivi;
- Stabbiltà fit-tul-u reżistenza ambjentali - b'ippakkjar xieraq, Fiber Bragg Grating jista 'jaħdem għal snin f'ambjenti umdi, korrużivi jew ta' radjazzjoni.
Naturalment, Fiber Bragg Grating mhix "perfetta f'kull mod": is-sensuri individwali huma ġeneralment aktar għaljin minn gauges elettriċi sempliċi, is-sistema teħtieġ interrogatur ottiku ddedikat, u installazzjoni jew ippakkjar fqir jistgħu jweġġgħu t-trasferiment tar-razza u l-eżattezza. F'ħafna proġetti, l-aktar approċċ raġonevoli huwa li jiġi ttrattat il-bragg grating tal-fibra ottika bħala soluzzjoni għal monitoraġġ ta' distanza- sa twila-, multi-punt, għoli-affidabbiltà, użat flimkien ma' sensing elettriku tradizzjonali aktar milli jipprova jissostitwixxi kollox.
Minn kejbils ta 'komunikazzjoni għal kejbils ta' sensing: kif FBG Fiber Bragg Grating tirrelata ma 'kejbils ottiċi
Fil-qalba, il-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika hija biss ftit ċentimetri ta 'fibra modifikata-iżda biex taħdem fi proġetti reali, trid tkun imqabbda b'għexieren jew mijiet ta' metri ta 'kejbil ottiku u netwerk ottiku. Fil-qosor: Fiber Bragg Grating huwa miktub fuq il-fibra, jinġarr fil-kejbil, u jimxi fuq in-netwerk ottiku.
Fuq liema fibra hemm miktub FBG Fiber Bragg Grating?
Il-biċċa l-kbira tal-apparati tal-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika huma miktuba fuq fibra standard ta'-modalità waħda (eż. G.652D, G.657 liwja-insensittiva) minħabba telf baxx, spiża raġonevoli u kompatibilità tajba mas-sistemi tal-komunikazzjoni. Għal liwjiet aktar stretti jew rotot dens ta 'ġewwa/ħitan tal-purtieri, hija ppreferuta fibra insensittiva tal-liwja -; f'ambjenti ħarxa, jistgħu jintużaw fibers speċjali, iżda l-loġika hija dejjem: agħżel il-fibra t-tajba għall-ambjent, imbagħad ikteb il-fibra ottika bragg ħakk fejn meħtieġ.
Kejbil tas-sensing vs kejbil tal-komunikazzjoni
Kemm il-kejbils tas-sensing u l-komunikazzjoni għandhom fibra, membri tas-saħħa u ġkieket, iżda jiffokaw fuq affarijiet differenti. Kejbils tal-komunikazzjoni jimmiraw għal telf baxx u robustezza, jippruvaw jiżolaw il-fibra minn influwenza mekkanika esterna. Sensing cables mhux biss jeħtieġ li jgħix, iżda wkoll ħalli d-deformazzjoni strutturali tiġi mgħoddija b'mod effiċjenti lill-fibra ottika bragg ħakk, sabiex id-disinji jistgħu tweak loose -struttura ta 'tubi, żid metall/FRP trasportaturi jew saffi ta' twaħħil, u xi kultant ħallat "sensing fibers" ma "puri trasmissjoni fibers" f'kejbil wieħed.
X'inhu f'katina sħiħa ta 'sensing FBG Fiber Bragg Grating?
Katina tipika tinkludi: (1) sensuri ta' quddiem-tarf b'gril tal-bragg tal-fibra ottika ippakkjat (razza, temperatura, forza tal-kejbil, eċċ.); (2) kejbils tat-trażmissjoni mill-istruttura għall-kurrent dgħajjef-jew kamra tat-tagħmir; (3) interrogatur flimkien ma 'softwer għal demodulazzjoni, ħażna u allarmi. F'sistemi akbar, splitters ottiċi, patch panels u splice closures-ħardwer tat-telekomunikazzjoni standard- huma miżjuda bejniethom.
Għaliex il-kwalità tal-fibra u l-kejbil huma importanti għal-stabbiltà fit-tul
Għalkemm il-"parti intelliġenti" ta 'sistema FBG Fiber Bragg Grating hija l-interrogatur u s-softwer, l-istabbiltà fit-tul-tiddependi prinċipalment fuq il-kwalità bażika tal-fibra u l-kejbil. Jekk is-saħħa tal-fibra, il-prestazzjoni tal-mikro-liwja jew it-tixjiħ tal-kisi huma fqar, jew jekk il-kejbil għandu reżistenza dgħajfa għat-tensjoni/liwi/temperatura, il-problemi jidhru aktar tard bħala telf ogħla u drift tal-kejl. L-għażla ta' fibri u kejbils affidabbli, u t-tqabbil tagħhom mal-ambjent reali tar-rotot (ġewwa/barra, art/ħajt tal-purtieri/kejbil, eċċ.), hija għalhekk essenzjali biex jinkiseb monitoraġġ stabbli fit-tul-.
X'inhu l-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating u liema problema ssolvi?
Il-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating ifisser l-installazzjoni tas-sensuri tal-Fiber Bragg Grating fuq il-kejbils, il-kejl tat-tensjoni tal-kejbil f'ħin reali u l-konverżjoni tiegħu f'tensjoni tal-kejbil. Il-problema ewlenija tal-inġinerija li tindirizza hija: il-forza tal-kejbil fuq il-membri ewlenin ma tistax tiġi kkontrollata darba biss waqt l-istress - jeħtieġ li tkun viżibbli u preċiża matul il-ħajja kollha tas-servizz, speċjalment għal ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ li huma sensittivi ħafna għad-deformazzjoni u l-ispostament.
Ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ appoġġjati bil-kejbil-u kejbils prestressed
F'ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ sostnuti-cable u kejbil-nett, diversi kejbils tal-azzar prestressed "hang" il-pannelli tal-ħġieġ mill-istruttura prinċipali. Dawn il-kejbils kemm iġorru tagħbija u jikkontrollaw l-istabbiltà u d-deformazzjoni ġenerali. Biex il-linja tal-faċċata u l-ispostament jinżammu fil-limiti taħt il-piż, ir-riħ u t-temperatura awto-, tiġi applikata forza inizjali definita tal-kejbil waqt l-installazzjoni, u jekk din il-forza tibqax f'firxa raġonevoli fis-servizz hija kritika għas-sigurtà u l-kumdità.
Għaliex il-forza tal-kejbil tal-ħajt tal-purtieri teħtieġ monitoraġġ fit-tul-
Il-forza tal-kejbil mhix kostanti. Maż-żmien, ir-rilassament tal-materjal, iż-żlieq ta 'l-ankra, il-bidliet fit-temperatura u d-deformazzjoni strutturali sekondarja kollha se jġiegħluha drift bogħod mill-valur tad-disinn. Riħ estrem, tagħbijiet tal-kostruzzjoni jew ħsara lokali jistgħu jwasslu għal forza anormali f'xi kejbils. Jekk tkejjel darba biss mat-tlestija jew l-aċċettazzjoni, it-telf jew l-iżbilanċ tal-forza ta' nofs- sa-terminu twil huwa diffiċli biex jinstab, li eventwalment jista' jidher bħala qsim tal-ħġieġ, ħsara fil-ġogi jew deformazzjoni eċċessiva barra-tal--pjan tal-faċċata.
Metodi tradizzjonali tat-test tal-forza tal-kejbil u l-limitazzjonijiet tagħhom
Metodi tradizzjonali jinkludu l-metodu tal-vibrazzjoni, liwi bi tliet-punti (miter tal-forza tal-ark) u gauge idrawliku. Il-metodu tal-vibrazzjoni jiddeduċi l-forza tal-kejbil mill-frekwenza naturali, iżda huwa sensittiv għall-kundizzjonijiet tal-konfini, it-temperatura u l-interferenza. Liwi ta' tliet-punti jiddependi fuq ebusija ġeometrika u deflessjoni, b'rekwiżiti ta 'spazju għoljin u suppożizzjonijiet ta' ebusija/konfini assjali mhux ċari. Il-gauges idrawliċi huma konvenjenti waqt it-tensjoni, iżda essenzjalment huma għodod tal-kostruzzjoni u ma jistgħux jibqgħu fuq l-istruttura għal-monitoraġġ onlajn fit-tul. B'mod ġenerali, dawn il-metodi jew mhumiex adattati għal skjerament permanenti, jew mhumiex awtomatizzati biżżejjed biex jipprovdu dejta tal-istorja ta' ħin kontinwu-.
Vantaġġi u sfidi tal-użu tal-FBG Fiber Bragg Grating għall-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil
Bl-immuntar tas-sensuri FBG Fiber Bragg Grating fuq il-kejbil jew fuq komponenti b'relazzjoni mekkanika ċara miegħu, il-bidliet fil-forza tal-kejbil jistgħu jiġu kkonvertiti f'xiftijiet ta 'wavelength u mkejla bi preċiżjoni għolja fuq distanzi twal u f'punti multipli. Vantaġġi jinkludu immunità għal interferenza elettromanjetika, multiplexing ta 'ħafna punti fuq fibra waħda, u integrazzjoni faċli ma' kejbil ottiku eżistenti u infrastruttura tal-kamra tat-tagħmir, li taqbel mar-rotot kumpless u l-ambjent tal-ħitan tal-purtieri. L-isfidi jinsabu fl-iżgurar ta' akkoppjar mekkaniku affidabbli mingħajr ma ssir ħsara lill-kejbil, id-disinn tal-ippakkjar b'sensittività suffiċjenti iżda żball indott ta' installazzjoni-baxx, u l-ibbilanċjar tal-ispiża tat-tagħmir/interrogatur mad-daqs tal-proġett.
Rekwiżiti ewlenin ta 'inġinerija għal sistema ta' monitoraġġ tal-forza tal-kejbil
Mil-lat ta' inġinerija, sistema ta' monitoraġġ tal-forza tal-kejbil "tajba" għandha: tkejjel b'mod preċiż (eżattezza tajba u ripetibbiltà), tara l-istampa sħiħa (taqbad bidliet maż-żmien), iddum fit-tul (stabbli barra), tiddisturba ftit (tkun mhux-intrużiva kemm jista' jkun għall-kejbil u l-faċċata), u tkun tista' tinżamm (sensuri/partijiet ta' quddiem{1}}istgħu jiġu spezzjonati jew sostitwiti meta jkunu meħtieġa). Il-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating huwa attraenti minħabba li, bi-klampi esterni u kejbils tas-sensing iddisinjati tajjeb, joffri kompromess prattiku fost dawn ir-rekwiżiti.
Sensor tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating immuntat esternament: prinċipju u disinn strutturali
L-idea hija sempliċi: clamp żgħir huwa ffissat fuq il-kejbil, u ġewwa dik il-morsa hemm biċċa qasira ta 'fibra b'FBG Fiber Bragg Grating. Meta l-kejbil jitgħabba, it-titwil ċkejkna tiegħu jiġi trasferit permezz tal-morsa għall-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika, li tikkawża bidla fil-wavelength rifless. L-interrogatur jaqra din il-wavelength shift u jikkonvertiha f'forza tal-kejbil. Il-kejbil innifsu m'għandux għalfejn jiġi maqtugħ, imtaqqab jew iwweldjat.
Prinċipju tal-kejl-ibbażat fuq l-apparat
L-approċċ ibbażat fuq l-apparat-uża morsa tal-metall jew liga ddisinjata apposta immuntata fuq il-kejbil sabiex jiddeforma flimkien mal-kejbil. L-FBG Fiber Bragg Grating hija mwaħħla fil-post sensittiv ta' strain-din il-morsa. Meta tinbidel il-forza tal-kejbil, il-morsa tiġi mġebbda jew ikkompressata; il-grilja tal-bragg tal-fibra ottika sensittiva ħafna għat-tensjoni-"jirreġistra" din id-deformazzjoni bħala bidla tal-wavelength, u b'hekk tippermetti kejl indirett tal-forza tal-kejbil.
Karatteristiċi strutturali ta' immuntati esternament / clamp-fuq sensuri tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating
Sensur tipiku immuntat esternament (morsa-fuq) jikkonsisti fi tliet partijiet: il-korp tal-morsa f'kuntatt mal-kejbil, element li jġorr it-tagħbija elastika interna-, u l-fibra FBG Fiber Bragg Grating mwaħħla jew iwweldjati fuqu. L-unità kollha hija magħmula bħala morsa maqsuma jew kullar li jista 'jinfetaħ u jitqiegħed madwar il-kejbil, imbagħad imsakkar b'boltijiet jew lukketti-l-ebda ħtieġa li jinqata' l-kejbil jew jiżżarma l-ankri. L-għan ewlieni tad-disinn huwa li clamp sod mingħajr ma jinbidel b'mod sinifikanti l-istat oriġinali tal-forza tal-kejbil.
Fatturi ewlenin li jaffettwaw l-eżattezza tal-kejl: sensittività, żball ta 'installazzjoni, trasferiment tar-razza
Mingħajr ma tidħol fil-fond fil-formuli, tliet punti huma l-aktar importanti:
Sensittività – il-bidliet fil-forza tal-kejbil għandhom ikunu "amplifikati" biżżejjed biex il-Fibre Bragg Grating jinduna b'mod ċar;
Trasferiment tar-razza - id-deformazzjoni reali tal-kejbil għandha tiġi trażmessa kemm jista 'jkun kompletament lill-FBG Fiber Bragg Grating;
Żball ta' installazzjoni – l-issikkar minn qabel, iż-żlieq jew irregolari waqt l-installazzjoni għandu jiġi minimizzat.
Id-disinn strutturali ta 'sensor immuntat esternament huwa essenzjalment bilanċ fost dawn it-tlieta, li jiżgura li l-fibra ottika bragg ħakk "tħoss" il-forza tal-kejbil mingħajr ma tagħmel ħsara lill-kejbil jew toħloq konċentrazzjonijiet ta' stress żejda.
Vantaġġi ta 'installazzjoni esterna għall-kostruzzjoni u l-manutenzjoni tal-ħajt tal-purtieri
Meta mqabbel ma 'soluzzjonijiet inkorporati jew qtugħ/grooving/iwweldjar direttament fuq il-kejbil, is-sensor tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating immuntat esternament joffri tliet vantaġġi ewlenin: mhux-distruttiv, faċli biex tinstalla, u sostitwibbli. Iġib ruħu bħal aċċessorju add-: jista 'jiġi installat fl-istadji aktar tard tal-kostruzzjoni tal-ħajt tal-purtieri jew saħansitra waqt it-tħaddim; meta tkun meħtieġa spezzjoni jew kalibrazzjoni mill-ġdid, is-sensor jista 'jitneħħa u jinbidel mingħajr ma tmiss il-kejbil innifsu. Dan jimminimizza l-impatt fuq il-kostruzzjoni tal-faċċata u jevita bidliet "iebsin" għas-sistema oriġinali tal-forza tal-kejbil, li tissodisfa aħjar ir-rekwiżiti prattiċi għas-sigurtà u l-manutenzjoni.
Studju ta 'każ: sensors tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating immuntati esternament fuq ħitan tal-purtieri tal-ħġieġ
F'artikolu separat ta 'studju ta' każ, nużaw proġett ta 'ħajt tal-purtieri tal-ħġieġ bħala vettura biex issolvi b'mod sistematiku l-applikazzjoni tal-inġinerija ta' sensuri tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating immuntati esternament. L-artikolu l-ewwel jirrevedi l-iżvilupp ta 'cable-supported curtain walls u l-limitazzjonijiet tal-metodi tradizzjonali ta' kejl tal-forza tal-kejbil, imbagħad iqabbel il-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta 'strateġiji differenti ta' tqassim ta 'bragg grating tal-fibra ottika proposti minn Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao u Tang June. Prinċipju tal-ħakk, u jivverifika l-eżattezza, l-istabbiltà u l-kostruzzjoni tiegħu permezz tad-dejta tal-forza tal-kejbil miġbura matul il-fażi tal-kostruzzjoni. L-istudju tal-każ juri biċ-ċar li, mingħajr ma ssir ħsara lill-kejbils jew li tbiddel sostanzjalment l-istruttura oriġinali tal-faċċata, sensuri Fiber Bragg Grating immuntati esternament jistgħu jservu bħala soluzzjoni ta'-preċiżjoni għolja u li tista' tinżamm għall-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil, li jipprovdu mogħdija ta' inġinerija replikabbli għal ħitan tal-purtieri sostnuti minn kejbil-u strutturi simili tal-kejbils.
Ħidma ma 'manifatturi tal-kejbil / integraturi tas-sistema: minn sensing ta' FBG Fiber Bragg Grating għal soluzzjonijiet sħaħ
Liema prodotti tal-fibra u tal-kejbil huma meħtieġa?
Sistema ta 'monitoraġġ tal-forza tal-kejbil tal-bragg tal-fibra ottika tal-fibra ottika prattika teħtieġ prinċipalment tliet affarijiet: (1) fibra sensing b'Fiber Bragg Grating, (2) kejbils ottiċi sensing/feeder, (3) kejbils ta' komunikazzjoni standard u kordi tal-garża fir-rack. Il-morsa-fuq is-sensor juża fibra ta 'sensing qasira jew kejbil speċjali żgħir, ir-rotot tal-bini jużaw kejbils ta' ġewwa/barra, u fil-kabinett kollox huwa lest b'patching standard. Għall-bejjiegħa tal-kejbils, huwa essenzjalment riorganizzazzjoni ta 'prodotti eżistenti tul "sensing link" minflok biss "konnessjoni ta' komunikazzjoni".
Mill-faċċata u s-saqaf għal-kamra dgħajjef kurrenti
Fil-proġetti tal-ħajt tal-purtieri, il-mogħdija ottika ġeneralment tmur mill-faċċata u s-saqaf, mill-punt tad-dħul tal-bini, 'l isfel minn xaftijiet sal-kamra dgħajjef-kurrent. Tipikament: barra-cable nominali fuq faċċata/saqaf → minn kanali jew trejs fil-bini → transizzjoni għal ġewwaLSZH/cable riserisfel l-riser fil-kamra tat-tagħmir. Il-manifatturi tal-Cable ottiċi u l-integraturi tas-sistema jistgħu jfasslu ko-din ir-rotta sħiħa "minn sensorju għal rack", inaqqsu l-koordinazzjoni aktar tard bejn iċ-ċivil, il-faċċata u l-MEP.
Integrazzjoni mal-bini tal-kejbils u ċentri tad-dejta
L-interrogatur tal-grilja tal-bragg tal-fibra ottika jitqiegħed fil-{0}}kurrent / kamra tat-tagħmir dgħajfa, u d-dejta tiegħu tidħol fis-servers tal-BMS, tas-sigurtà jew taċ-ċentru tad-dejta. Dan il-pass jista 'jerġa' juża l-kejbils tal-fibra tal-bini eżistenti, ODF/patch panels,MPO/MTP trunksuċentru tad-datainfrastruttura: id-dejta tal-monitoraġġ tidħol fin-netwerk permezz tal-Ethernet/fieldbus u mbagħad tiġi aggregata u viżwalizzata fuq-saff ta' fuq jew pjattaformi tas-sħab. Għalhekk il-monitoraġġ tal-Fiber Bragg Grating isir biss sors ieħor ta' dejta fl-operazzjonijiet diġitali tal-bini, mhux sistema ta' gżira waħedha-.
Rwol tal-kumpaniji tal-fibre u cable
Kumpaniji tal-fibra u tal-kejbil m'għandhomx għalfejn jibnu interrogaturi jew sensuri tal-Fiber Bragg Grating huma stess. Ir-rwoli ewlenin tagħhom huma: jipprovdu l-fibri/kejbils it-tajbin għas-sensing u l-komunikazzjoni, u l-ħidma mal-bejjiegħa u l-integraturi tal-FBG Fiber Bragg Grating biex iwasslu mogħdija ottika minn tarf-sa-mill-istruttura għall-ixkaffa. Dan jippermettilhom jimxu minn sempliċiment ibigħu l-kejbil għal joffru infrastruttura ottika għall-monitoraġġ tas-saħħa strutturali, bini intelliġenti u infrastruttura intelliġenti.
FAQ: Mistoqsijiet komuni dwar FBG Fiber Bragg Grating u monitoraġġ tal-forza tal-kejbil
X'inhi d-differenza bejn is-sensuri tal-Fiber Bragg Grating u strain gauges ta 'reżistenza ordinarja?
FBG Fiber Bragg Grating sensuri jużaw wavelength bħala s-sinjal u jittrasmettuh f'fibra ottika, għalhekk huma immuni għal interferenza elettromanjetika u jistgħu jaħdmu fuq distanzi twal b'ħafna punti fuq fibra waħda. Strain gauges tar-reżistenza jużaw bidla tar-reżistenza, il-wajers huwa iqsar u orħos għal kull punt, iżda l-abbiltà u l-iskalabbiltà kontra l-interferenza għall--distanza twila, il-monitoraġġ b'ħafna-punti huma aktar dgħajfa.
Kemm FBG Fiber Bragg Grating sensors jistgħu jinkitbu fuq fibra waħda? Se jinterferixxu ma’ xulxin?
Fibra waħda tista 'ġġorr għexieren ta' sensuri Fiber Bragg Grating f'serje, sakemm kull wieħed ikollu wavelength taċ-ċentru differenti u l-ispettri ma jikkoinċidux. L-interrogatur jifredhom b'wavelength, għalhekk taħt ippjanar xieraq tal-wavelength ma jinterferixxux ma 'xulxin.
X'tagħmir jinkludi sistema tipika ta 'monitoraġġ tal-forza tal-kejbil Fiber Bragg Grating?
Normalment għandek bżonn:
Sensuri tal-forza tal-kejbil tal-fibra Bragg Grating (morsa-fuq jew forom oħra),
Kejbils ottiċi u patch cords mis-sensorju sal-kamra tat-tagħmir,
Interrogatur tal-ħakk tal-bragg tal-fibra ottika,
Akkwist tad-dejta / softwer (PC, BMS, SCADA, jew pjattaforma tas-sħab) għall-wiri, ħażna u allarmi.
Jekk proġett tal-ħajt tal-purtieri diġà għandu kejbils ottiċi ta 'komunikazzjoni, għadu meħtieġ kejbil separat ta' sensing FBG Fiber Bragg Grating?
Teknikament, is-sinjali tal-bragg grating tal-fibra ottika jistgħu jaħdmu fuq fibri spare single-mode f'kejbils ta' komunikazzjoni eżistenti. Jekk terġax tużahom jew tpoġġi kejbil ta 'sensing separat jiddependi fuq ir-rotta, id-disponibbiltà tal-fibra żejda u r-rekwiżiti ta' iżolament: għal monitoraġġ kritiku, ħafna sidien jippreferu mogħdija tal-fibra ddedikata għaċ-ċarezza u l-affidabbiltà.
Kif tqabbel l-ispiża tal-monitoraġġ tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating mal-metodi tradizzjonali?
Għal test ta'-darba, għodod tradizzjonali (metodu ta' vibrazzjoni, gauge idrawliku, eċċ.) huma ġeneralment irħas. Iżda għal żmien twil-monitoraġġ onlajn b'ħafna-punti, fiber optic bragg grating-għalkemm jeħtieġ interrogatur u investiment inizjali ogħla-jistgħu jnaqqas-xogħol fuq il-post u ttestjar ripetut, u ħafna drabi jsir aktar kost-effettiv matul iċ-ċiklu tal-ħajja kollu.
X'inhi l-ħajja tas-servizz tas-sensuri tal-ħakk FBG Fiber Bragg? Il-manutenzjoni / is-sostituzzjoni hija faċli?
Il-ħakk innifsu huwa miktub f'fibra tal-ħġieġ u jista 'jdum ħafna snin; il-ħajja attwali hija prinċipalment limitata mill-ippakkjar u l-ambjent ta 'installazzjoni (korrużjoni, siġillar, ħsara mekkanika). Is-sensuri tal-forza tal-kejbil Fiber Bragg Grating immuntati esternament huma ddisinjati biex ikunu jistgħu jitneħħew u sostitwibbli, għalhekk jekk wieħed ifalli, jista 'jiġi skambjat mingħajr ma tmiss il-korp tal-kejbil.
X'rekwiżiti hemm għall-pożizzjoni ta 'installazzjoni u l-abbilità tas-sensuri tal-forza tal-kejbil FBG Fiber Bragg Grating?
Is-sensuri għandhom jiġu installati fuq segmenti tal-kejbil rappreżentattivi, dritti u aċċessibbli, 'il bogħod minn ankri u ġonot kumplessi fejn possibbli. Waqt l-installazzjoni, il-morsa għandha tkun issikkata b'mod ugwali, tevita li tiżloq jew tagħmel ħsara lill-kejbil, u l-fibra m'għandhiex tkun mgħawweġ f'daqqa; wara l-installazzjoni, hija prattika tajba li tagħmel ftit qari jew test ta 'tagħbija żgħira biex tikkonferma valuri stabbli u ripetibbli.