بازپرس گریتینگ فیبر براگ: چگونه سنجش FBG در تنظیمات تست واقعی کار می کند

اگر تا به حال یک حرکت خواندن کرنش را پس از شش ساعت آزمایش تماشا کرده باشید، یا یک بعدازظهر را به دنبال سر و صدای الکتریکی از طریق یک جعبه پل گذرانده‌اید، قبلاً متوجه شده‌اید که چرا حسگر گریتینگ فیبر براگ خانه‌ای در اندازه‌گیری‌های ساختاری و صنعتی پیدا کرده است. در مرکز آن جهان یک ابزار قرار دارد: بازپرس گریتینگ فیبر براگ. نور برگشتی از توری ها را می خواند و آن را به اعدادی تبدیل می کند که می توانید در گزارش از آنها دفاع کنید.

در زیر به بررسی مواردی که یک بازپرس واقعاً اندازه‌گیری می‌کند، روش‌های اصلی که سازندگان آن اندازه‌گیری را اجرا می‌کنند، مشخصاتی که تصمیم می‌گیرند آیا یک واحد در آزمایش شما کار می‌کند یا خیر، و چگونه قسمت جلویی نوری با تجهیزات جمع‌آوری، سنجش و کالیبراسیون داده‌ها که کار را به پایان می‌رسانند قرار می‌گیرد، می‌پردازیم. بیشتر آنچه در ادامه می‌آید ناشی از سال‌ها ساخت زنجیره‌های اندازه‌گیری در تست ارتعاش، کرنش و مودال است، و از سؤالاتی که مشتریان هنگام تعیین یک سیستم برای ما می‌آورند.

آنچه را که یک بازپرس گریتینگ فیبر براگ در واقع اندازه می گیرد

گریتینگ فیبر براگ طول کوتاهی از فیبر نوری است که ضریب شکست هسته آن به صورت دوره ای نوشته شده است. این الگو یک نوار باریک از طول موج ها را به سمت منبع منعکس می کند، و مرکز آن باند، طول موج براگ، با دوره توری و ضریب شکست موثر حالت هدایت شده تنظیم می شود. فیبر را کشیده یا فشرده کنید و دوره تغییر می کند. آن را گرم یا سرد کنید و شاخص موثر تغییر می کند. هر دو اثر اوج بازتابی را جابه‌جا می‌کنند و در یک محدوده کاری گسترده، این تغییر تقریباً خطی است.

وظیفه بازجو ردیابی آن تغییر است. نور را به داخل فیبر پرتاب می کند، کسر کوچک منعکس شده توسط توری ها را جمع آوری می کند و به طور مداوم طول موج مرکزی هر پیک بازتابی را تعیین می کند. نتیجه یک رکورد طول موج در مقابل زمان برای هر سنسور روی خط است که با اعمال ضریب حساسیت مناسب تبدیل به کرنش، دما، فشار، جابجایی یا شتاب می شود. در 1550 نانومتر، یک توری معمولی حدود 1.2 بعد از ظهر در هر میکروکرنش و تقریباً 10 بعد از ظهر در هر درجه سانتیگراد حرکت می کند، به همین دلیل است که ارقام وضوح بر حسب پیکومتر و گاهی اوقات در کسری از پیکومتر ذکر می شوند.

همچنین کمک می کند تا مشخص شود این سازها چه چیزهایی نیستند. یک بازپرس طول موج را اندازه گیری می کند، نه توان نوری برگشتی را. این تصمیم واحد طراحی، بیشتر مزایای عملی این فناوری را توضیح می‌دهد: از دست دادن کانکتور، کارکرد طولانی کابل، پیری منبع و تلفات خمشی، همگی میزان بازگشت نور را تغییر می‌دهند و هیچ کدام از آنها طول موج را تغییر نمی‌دهند. همچنین به همین دلیل است که زنجیره‌های FBG در کنار تجهیزات ولتاژ بالا، داخل ترانسفورماتورها، در امتداد خطوط لوله و روی پره‌های توربین بادی، جایی که یک مسیر مسی طولانی مانند یک آنتن عمل می‌کند، به خوبی کار می‌کنند.

مقایسه پنج رویکرد رایج بازجویی

بیش از یک راه برای یافتن اوج در یک طیف وجود دارد، و روشی که طراح انتخاب می‌کند تقریباً هر چیز دیگری را در مورد ابزار شکل می‌دهد: سرعت، تعداد کانال‌های آن، اندازه فیزیکی و هزینه آن. اینها رویکردهایی هستند که اغلب با آنها روبرو خواهید شد.

در عمل تصمیم معمولاً به دو سؤال محدود می شود. چند توری باید همزمان خوانده شود و با چه سرعتی حرکت می کنند؟ ثبت یک دما یک بار در دقیقه و گرفتن یک میلی ثانیه گذرا مشکلات بسیار متفاوتی هستند و بازپرسی که در یکی برتری داشته باشد به ندرت برای دیگری بهینه است.

مشخصاتی که تعیین می کند آیا یک واحد در آزمون شما کار می کند یا خیر

دیتاشیت ها تمایل دارند همان دوجین پارامتر را فهرست کنند. مهم این است که کدام یک به درخواست شما متصل می شوند. اینها نکاتی است که ما با مشتریان قبل از امضای سیستم از آنها عبور می کنیم:

• محدوده طول موج و تعداد کانال یک دهانه 40 نانومتری و یک دهانه 100 نانومتری تعداد بسیار متفاوتی از گریتینگ ها را پوشش می دهند، به خصوص زمانی که برخی از آن ها برای جداسازی قله های خود از قبل کرنش شده باشند.
• وضوح در مقابل دقت وضوح کوچکترین تغییری است که ابزار می تواند ببیند. دقت این است که قرائت مطلق چقدر به طول موج واقعی نزدیک است. پایداری طولانی مدت و تکرارپذیری معمولاً بیش از هر دو مهم است.
• اندازه گیری مطلق یا نسبی برخی از کارها فقط نیاز به تغییر در طول زمان دارند. کارهای دیگر، مانند جبران دما یا سنجش شکل، به یک مرجع مطلق قابل اعتماد نیاز دارد.
• نرخ نمونه یا اسکن نظارت استاتیک، دوچرخه سواری خستگی و رویدادهای ضربه سه مرتبه از هم فاصله دارند. ساز را با سریعترین پدیده ای که باید ثبت کنید مطابقت دهید، نه میانگین.
• ظرفیت مالتی پلکسی در هر کانال این تعیین می کند که یک فیبر منفرد چند سنسور می تواند حمل کند و بنابراین نصب شما به چه مقدار کابل و چند کانکتور نیاز دارد.
• محدوده دینامیکی و تداخل. هنگامی که یک گریتینگ با بارگذاری قوی در کنار یک گریتینگ با بار کم روی همان فیبر قرار می گیرد، قله های ضعیف نباید توسط همسایگان قوی کشیده شوند.
• بودجه نوری و کانکتورها. نوع فیبر تک حالته، پوشش، پایانه های FC/APC و کیفیت اتصال، همگی قبل از رسیدن سیگنال به آشکارساز، بودجه مصرف می کنند.
• رتبه بندی زیست محیطی یک واحد آزمایشگاهی در یک قفسه و یک واحد صحرایی در یک عرشه پل دارای الزامات متفاوتی برای محدوده دما، تحمل لرزش و حفاظت از نفوذ هستند.
• نرم افزار، رابط ها و همگام سازی. ورودی‌های راه‌انداز، ساعت‌های مشترک، APIهای جریانی و قالب‌های صادراتی تصمیم می‌گیرند که بازپرس چقدر به بقیه سیستم اندازه‌گیری شما بپیوندد.
• کالیبراسیون و قابلیت ردیابی ارجاعات طول موج رانش می شوند. بپرسید که چگونه ابزار تأیید می شود، هر چند وقت یکبار، و چه مستنداتی همراه آن است.

برنامه شما واقعاً به چه سرعتی نیاز دارد؟

نمودار زیر به جای یک مشخصات، تصویری از تقاضای نسبی را نشان می دهد، اما گسترشی را نشان می دهد که هر تصمیم خرید در این زمینه را شکل می دهد.

درس ساده است: سرعت را در جایی که به آن نیاز دارید و ثبات را در هر جای دیگر بخرید. یک ابزار کندتر و بی صداتر با یک مرجع طول موج خوب اغلب در نظارت طولانی مدت از ابزار سریعتر بهتر عمل می کند، جایی که رانش در طول هفته ها دشمن واقعی است.

جایی که Fiber Bragg Grating Sensing ارزش خود را به دست می آورد

این فناوری زمانی انتخاب می شود که حسگر الکتریکی معمولی به دیوار برخورد کند. برخی از الگوهایی که بارها و بارها می بینیم:

• پایش سلامت سازه پل‌ها، سدها، تونل‌ها، شمع‌ها و تکیه‌گاه‌های خط لوله، که در آن ده‌ها نقطه فشار و دما در یک فیبر و یک بازپرس مشترک هستند.
• انرژی و قدرت. سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور، استاتورهای ژنراتور، محیط‌های با ولتاژ بالا و پره‌های توربین، جایی که ایمنی الکترومغناطیسی یک کلاس کامل از مشکلات نویز را حذف می‌کند.
• هوافضا و کامپوزیت ها گریتینگ هایی که در طول ساخت به طور مستقیم در ورقه ورقه ها تعبیه شده اند و در جایی که سنج های متصل به سطح نمی توانند زنده بمانند.
• راه آهن و حمل و نقل. نظارت طولانی مدت بر ریل ها، تراورس ها و سازه های خودرو در معرض آب و هوا، لرزش و تداخل الکتریکی.
• ماشین آلات صنعتی و کارخانه فرآیند. مکان‌های گرم، مرطوب یا تهاجمی شیمیایی که در آن یک حسگر شیشه‌ای غیرفعال از یک سنج فویل و سیم‌های سربی آن دوام می‌آورد.

یک اخطار عملی ارزش آن را دارد که به صراحت بیان شود: یک توری خالی به فشار و دما به طور همزمان پاسخ می دهد. مگر اینکه برنامه این دو را از هم جدا کند، با جفت کردن یک توری مرجع بدون کرنش با هر گریت اندازه‌گیری یا با مشخص کردن پاسخ حرارتی، بازپرس عددی را صادقانه گزارش می‌کند که هر دو اثر را مخلوط می‌کند.

بقیه زنجیره: از داده های طول موج تا اندازه گیری تمام شده

یک بازجو به ندرت به تنهایی کار می کند. رکورد طول موج آن هنوز باید با هر چیز دیگری در آزمایش، شتاب، نیرو، فشار، جابجایی و سرعت چرخشی هماهنگ شود و سپس آنالیز شود. این بخشی از زنجیره ای است که ما روزهای کاری خود را در فناوری تست Yangzhou Zhenzhong صرف آن می کنیم.

در بخش الکتریکی، یک آنالایزر سیگنال دینامیک، نمونه‌برداری همزمان را در بسیاری از کانال‌ها با شرایط ورودی که سنسورهای مختلف به آن نیاز دارند، انجام می‌دهد. USB، شبکه 100 مگابیت بر ثانیه و ابزارهای شبکه گیگابیتی ما، کار قابل حمل تک کانالی را تا اکتساب همزمان 32 کانال پوشش می دهند، که معمولاً یک ساختار بزرگ یا یک بررسی مودال چند نقطه ای نیاز دارد. اگر می‌خواهید تصویر واضح‌تری از محل قرارگیری چنین جعبه‌ای نسبت به سازهای معمولی داشته باشید، یادداشت ما در این مورد است چگونه یک تحلیلگر سیگنال دینامیک با یک ابزار سنتی متفاوت است نقطه شروع خوبی است

آنالایزر سیگنال دینامیک چهار کاناله ZT-U8204C چهار کانال آن، تبدیل 24 بیتی و ورودی های ولتاژ/IEPE/شارژ با اندازه گیری های مدال، خطای ماشین آلات، نویز و گذرا با اتصال مستقیم سنسور مطابقت دارند. مشاهده محصول →

لایه حسگر به همان اندازه اهمیت دارد، زیرا یک قرائت نوری تمیز همراه با یک شتاب‌سنج پر سر و صدا هنوز نتیجه‌ای مشکوک ایجاد می‌کند. شتاب‌سنج‌های شارژ و IEPE، واحدهای میکرو سه محوری، مبدل‌های نیرو و فشار، و میکروفون‌های صوتی برای مطابقت با محدوده فرکانس و دامنه پدیده مورد آزمایش انتخاب می‌شوند، نه برعکس.

دسته شتاب سنج IEPE از تست Yangzhou Zhenzhong این دسته محدوده شتاب‌سنج IEPE تست Zhenzhong را در کنار لیست‌های شتاب‌سنج سه‌محوری شارژ و میکرو معرفی می‌کند، اگرچه در حال حاضر هیچ مدل جداگانه‌ای نشان داده نشده است. مشاهده محصول →

در نهایت، کالیبراسیون وجود دارد. یک زنجیره اندازه گیری فقط به اندازه مرجع انتهای آن خوب است و این در مورد کانال های نوری و الکتریکی به طور یکسان صادق است. بررسی‌های سنسور و کانال قابل تأیید میدانی، اعداد را بین کمپین‌ها، بین آزمایشگاه‌ها و بین سال‌ها قابل مقایسه نگه می‌دارد.

دسته کالیبراتور ارتعاش قابل حمل از تست Zhenzhong این دسته پیشنهادات کالیبراتور ارتعاشی قابل حمل Zhenzhong Testing را برجسته می‌کند، و پنج محصول را برای کاربرانی که مراجع زنجیره اندازه‌گیری را بررسی می‌کنند، فهرست می‌کند، اگرچه مدل‌ها و مشخصات فردی نشان داده نشده‌اند. مشاهده محصول →

وقتی این قطعات با هم طراحی می شوند نه اینکه یک بار خرید در یک زمان مونتاژ شوند، کار یکپارچه سازی به شدت کاهش می یابد. این دلیل ماست راه حل های تست ارتعاش و پویا ، که تحریک، سنجش، کسب، نرم افزار تجزیه و تحلیل و خدمات را در یک سیستم پاسخگو ترکیب می کنند.

چک لیست انتخاب عملی

1. مقادیر فیزیکی را که باید اندازه گیری کنید، محدوده مورد انتظار آنها و سریع ترین تغییری که باید حل کنید را یادداشت کنید.
2. نقاط حسگر را بشمارید و تصمیم بگیرید که چگونه در فیبرها و کانال ها توزیع شوند.
3. روش بازجویی را متناسب با تعداد و آن سرعت انتخاب کنید، سپس بودجه نوری را برای طول کابل خود تأیید کنید.
4. بررسی کنید که چگونه ابزار با کانال‌های دیگر شما همگام‌سازی می‌شود، چه از طریق راه‌انداز، ساعت مشترک یا پخش با مهر زمانی.
5. مشخصات پایداری را در طول ساعت یا روز بخواهید، نه تنها یک عدد وضوح در یک لحظه در زمان.
6. مسیر کالیبراسیون و تأیید را تأیید کنید، از جمله اینکه چه کسی آن را انجام می دهد و چه گواهینامه ای دریافت می کنید.
7. نرم افزار را با داده های خود قبل از انجام آزمایش کنید، به ویژه گردش کار صادرات و تجزیه و تحلیل که تیم شما در آن زندگی می کند.

سوالاتی که اغلب می شنویم

آیا یک بازجو می تواند فشار و دما را همزمان تحمل کند؟

بله، به شرطی که نصب برای آن برنامه ریزی شده باشد. یک روش معمول این است که یک توری بدون کرنش در نزدیکی هر گریت اندازه گیری قرار دهید، بنابراین می توان پیک فقط دما را کم کرد. هر دو نوع گریتینگ روی یک فیبر قرار می گیرند و توسط یک ابزار خوانده می شوند.

چند حسگر می تواند یک کانال را به اشتراک بگذارد؟

این بستگی به محدوده طول موج ابزار دارد و اینکه قله ها چقدر باید از هم فاصله داشته باشند تا جدا شوند. گریتینگ‌ها با طول‌موج‌های مرکزی متفاوت در سراسر طیف موجود توزیع شده‌اند، به همین دلیل است که برد و ظرفیت چندگانه‌سازی بسیار نزدیک به هم گره خورده‌اند.

اگر از قبل سنسورهای FBG داشته باشم، آیا هنوز به شتاب سنج های معمولی نیاز دارم؟

معمولا برای کارهای مودال و ویبره بله. سنجش کرنش نوری چگونگی تغییر شکل یک ساختار را توصیف می کند، در حالی که شتاب سنج ها نحوه حرکت آن را توصیف می کنند. اکثر برنامه‌های آزمایشی جدی هر دو را ضبط کرده و با هم تجزیه و تحلیل می‌کنند، دقیقاً به همین دلیل است که همگام‌سازی بین دو طرف نوری و الکتریکی زنجیر مستحق توجه اولیه است.

بازپرس گریتینگ فیبر براگ ابزاری زیبا است، اما یک حلقه در زنجیره ای است که با تصمیم نصب حسگر شروع می شود و با نتیجه تجزیه و تحلیل شده ای که کسی باید امضا کند به پایان می رسد. پروژه‌هایی که بدون مشکل پیش می‌روند، پروژه‌هایی هستند که محدوده، سرعت، تعداد کانال، کابل‌کشی و کالیبراسیون قبل از سفارش خرید انجام شده‌اند.

اگر اکنون در حال ساخت آن زنجیره هستید و می‌خواهید نظر دومی در مورد بخش الکتریکی داشته باشید، تیم ما خوشحال است که از طریق تعداد کانال‌ها، انواع ورودی، نرخ نمونه‌برداری و تمرین کالیبراسیون صحبت کند. طرح اندازه گیری خود را برای ما ارسال کنید و ما صادقانه به شما می گوییم محلول نوری کجا مناسب است و محلول معمولی کجا به شما خدمات بهتری می دهد.