מהו חיישן סיבים אופטיים? חישת סיבים אופטיים מבוזרים וחישת רשת

מהי חישה בסיבים אופטיים?

טכנולוגיית חישה סיבים אופטיים אוספת נתוני מתח וטמפרטורה הקשורים למבנה כדי לאמת את המבנה והמודל התרמי, להבטיח שלמות מבנית, ולשפר את היעילות התפעולית.
חישה סיבים אופטיים וטכנולוגיה מסורתית

מדי מתח וצמדים תרמיים הם כבר מזמן הסטנדרטים למדידת מתח וטמפרטורה במהלך תהליך הבדיקה. למרות שהטכנולוגיות הללו קיימות עשרות שנים, הם לא תמיד מסוגלים לבדוק ולנטר ביעילות את החידושים של היום. המגבלות של טכנולוגיות מדור קודם אינן קשורות לדיוק, אבל בעיקר לרמת התובנה שמספקים הנתונים. מדי מתח וצמדים תרמיים מספקים רק נקודות מידע, בעוד שסוגים מסוימים של חיישני סיבים אופטיים יכולים לספק נתונים רציפים מרחבית לכל אורך הסיבים האופטיים. לָכֵן, מהנדסים יכולים למדוד את שדה המתח ואת התפלגות הטמפרטורה על המבנה כדי להבין טוב יותר את ההתנהגות של רכיבים בתנאים שונים. חיישני נקודה מאפשרים למהנדסים לנטר נקודות מפתח בלבד, תוך כדי הפצה (נתונים רציפים מרחביים) חיישנים יכולים למדוד נקודות מפתח ומה קורה ביניהן. לתובנה זו יש ערך רב בעת תכנון חומרים מרוכבים חדשים. בנוסף, חיישני סיבים אופטיים יכולים להיות מוטבעים בחומרים כדי להבין טוב יותר את ההתנהגות הפנימית של רכיבים ומבנים מרוכבים.

היסודות של חישה סיבים אופטיים

טכנולוגיית החישה המובנית בסיבים אופטיים, שבו כבל הסיבים האופטיים עצמו הוא חיישן. בחלוקת חיישנים פנימיים, יש בדרך כלל שלושה דורות של טכנולוגיות: סיב נקודתי בראג סורג (FBG) חיישנים מבוססים, פִּזוּר, ו-FBG רציף מרחבית. טכנולוגיית הפיזור מאמצת מדידה מבוזרת במלואה, בעוד לטכנולוגיית FBG יכולה להיות מספר קטן של נקודות חישה או הפצה מלאה, בהתאם לאופן שבו המערכת מפרשת את האות ממרכיבי החישה.

FBG פועל כמראה זעירה ומיוצר לליבה של סיבים אופטיים. כאשר האור מתפשט לאורך הסיבים האופטיים, כל סורג משקף חלק מהאות בחזרה לתוך המערכת. המערכת מזהה את השינויים באות ההחזרה ומפרשת מידע זה כדי לספק מדידות מתח וטמפרטורה מדויקות. לרוב המערכות מבוססות FBG יש כמה נקודות חישה לאורך כל סיב. למרות שפונקציית ריבוי זו היא התקדמות גדולה בטכנולוגיה המסורתית, הוא עדיין לא יכול לספק את צפיפות החיישנים הדרושה לניטור בין אזורים קריטיים. כמה יתרונות של חיישני FBG נקודתיים כוללים דיוק, היכולת לבצע בדיקות דינמיות, ורכישת נתונים במהירות גבוהה.

טכנולוגיית הפיזור אינה משתמשת ב-FBG כלל, אך מסתמך על פגמים בכבלים אופטיים כדי לקבל קריאות. כַּיוֹם, שלושה סוגים שונים של טכניקות פיזור משמשים במערכות חישה, כל אחד עם פונקציות שונות. באופן כללי, מבוסס פיזור מערכות חישה סיבים אופטיים מרוויחים ממבוזר נתונים ואורכי חישה ארוכים. אוּלָם, יש להם נאמנות נתונים נמוכה, קצבי רכישת נתונים איטיים מאוד בסדר גודל של כמה דקות, ורגישים למגבלות רטט בעת ביצוע פעולות סטטיות.

חיישן טמפרטורה בסיבים אופטיים, מערכת ניטור חכמה, יצרן סיבים אופטיים מבוזרים בסין