Das Prinzip, Anwendung, und Vorteile verteilter faseroptischer Sensoren-INNO

Das Prinzip und die Anwendungsgebiete von faseroptische Sensoren

Der vollständige englische Name des faseroptischen Sensors ist Fiber Optical Sensor, abgekürzt als FOS. In vielen Aspekten der modernen Gesellschaft, Es bestehen breite Anwendungs- und Entwicklungsperspektiven. In einigen verwandten Bereichen, Es wurden verschiedene faseroptische Sensoren entwickelt, inklusive Temperatur, Beanspruchung, Druck, Flüssigkeitsstand, Gas, Glasfasergyroskop, und andere Sensoren. Faseroptische Sensoren nutzen die übertragenen Lichtwellen in optischen Fasern, um Veränderungen in der äußeren Umgebung zur Überwachung zu erfassen. Der Arbeitsprozess faseroptischer Sensoren besteht darin, dass die einfallende Lichtquelle von der Faseroptik zum Modulator übertragen wird, die optischen Parameter ändern sich aufgrund von Änderungen der externen Messparameter, wird zu modulierter optischer Information. Dann, Das modulierte optische Signal wird von der fotoelektrischen Erfassungsvorrichtung erfasst, und die externen Parameter werden nach der Demodulation erhalten.

Verteilte faseroptische Sensortechnologie

Als sich schnell entwickelnde High-Tech-Sensortechnologie, Auch die theoretische Entwicklung und praktische Anwendung verteilter faseroptischer Sensoren vertieft sich ständig. Derzeit, Die Erkundung und Forschung zu Staudammverformungen und Temperaturüberwachung wird intensiviert, Bei diesen Studien handelt es sich jedoch häufig um eine punktuelle Überwachung, und der Abstand zwischen verschiedenen Sensoren ist groß, und einige Orte können nicht lokalisiert werden, Daher können keine rechtzeitigen und wirksamen Warnfunktionen erreicht werden. Es gibt einige traditionelle zerstörungsfreie Methoden zur Bewertung lokaler Brüche oder Schäden und zur Gewährleistung der strukturellen Integrität in technischen Überwachungs- oder Testsystemen für die strukturelle Sicherheit, wie elektromagnetische Methoden, akustische Emissionsmethoden, Bodenradarsysteme, and erosion monitoring using inserted reference electrodes. These traditional diagnostic methods are susceptible to electromagnetic interference and have limitations in sensitivity and repeatability. Im Gegensatz, fiber optic sensors have advantages in long-term use and repeatability due to their resistance to electromagnetic interference, Feuchtigkeit, and erosion. daher, fiber optic sensors have been used for safety monitoring in engineering buildings.

Distributed fiber optic sensing technology can use direct or indirect measurement methods to monitor embankments based on the desired target:

① Direct measurement is the placement of optical fibers directly inside the monitored object. With the deformation and temperature changes of the monitored object, the optical fibers obtain strain and temperature information, which is the strain situation and temperature distribution of the monitored object. The direct measurement method can effectively provide early warning of dam risks, but it is not conducive to long-term monitoring.

② Indirect measurement is the process of placing optical fibers on a certain support structure or using fiber optic sensor probes to convert the deformation and temperature of the monitored object into the corresponding parameter changes of the support structure or sensor, and then convert them into the strain and temperature of the optical fiber. By detecting the strain and temperature on the optical fiber, the deformation and temperature of the monitored object are indirectly obtained. The indirect measurement method can be used for long-term monitoring, but it requires the design of specialized support structures and requires that the changes in the support structures or sensors used correspond well with the strain and temperature of the optical fiber.

Anwendung von Verteilte faseroptische Sensoren

Distributed fiber optic sensors not only have the advantages of fiber optic sensors, but also have the characteristics of distributed and long-distance monitoring. Momentan, these types of sensors are mainly used for monitoring temperature and stress
Change. The specific applications include the following four aspects:

① In terms of tunnels and bridges. Due to the shortcomings of traditional sensing technologies, such as weak anti-interference ability, difficulty in achieving on-site non electrical, remote distributed, and large-scale monitoring. daher, Die faseroptische Sensortechnologie hat sich bei diesen großen technischen Projekten zum bevorzugten Sensor für die Sicherheitsüberwachung entwickelt.

② In Bezug auf Öl, Gas, und Rohrleitungen.

Leckageüberwachung von Förderleitungen oder Lagertanks, sowie Temperaturüberwachung und Fehlerorterkennung.

③ In Bezug auf Strom und Kraftwerke.

Überwachung der Oberflächentemperatur und Positionierung von Kabeln und Leitungen, sowie Brandüberwachung und Frühwarnung in Kraftwerken und Umspannwerken.

④ Im Hinblick auf Wasserschutz und Tiefbau. Temperatur- und Belastungsprüfung von Dämmen, Böschungen, Böschungen, und Pisten, sowie die Überwachung von Strukturverschiebungen und -belastungen sowie die Frühwarnung großer Gebäude.

Die Vorteile faseroptischer Sensoren

Faseroptische Sensoren zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit aus, Anti-Interferenz, kleine Größe, geringes Gewicht, großer Dynamikbereich, und einfache Implementierung der Systemtelemetrie und -steuerung. Sie können zur Überwachung in rauen und risikoreichen Umgebungen eingesetzt werden.
Konkret manifestiert als:

① Die elektrische Isolierung von faseroptischen Sensoren stellt sicher, dass es keine Probleme mit der Schaltkreissicherheit der Messsonde gibt. Aufgrund der Tatsache, dass faseroptische Sensoren keine elektromagnetische Strahlung absorbieren, Die Strahlung verursacht keine Leseverwirrung
Chaotisches Phänomen.

② Faseroptische Sensoren sind integriert und klein. Die meisten faseroptischen Sensoren erzeugen optische Signale durch faseroptische Leitung, um Lichtquellen anzuregen, ohne die Notwendigkeit einer Stromversorgung. Auch in rauen Umgebungen, Sie verursachen keine Sicherheitsprobleme wie Stromkreise.

③ Glasfaserkomponenten selbst sind sowohl Erkennungs- als auch Übertragungskomponenten, in der Lage, Telemetriefunktionen zu erreichen. Das gemessene Objekt kann sich in einer bestimmten Entfernung vom Sensor befinden, und der faseroptische Sensor verfügt über einen großen Messbereich, zufriedenstellende Genauigkeit, und vereinfachte Kalibrierung. Faseroptische Sensoren können anhand unterschiedlicher Klassifizierungsmethoden in verschiedene Sensortypen eingeteilt werden, und jeder Typ weist auch unterschiedliche Eigenschaften auf.

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