Cảm biến sợi quang là gì? Cảm biến sợi quang phân tán và cảm biến cách tử-INNO

cảm biến sợi quang là gì?

Công nghệ cảm biến sợi quang thu thập dữ liệu biến dạng và nhiệt độ liên quan đến cấu trúc để xác nhận cấu trúc và mô hình nhiệt, đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc, và nâng cao hiệu quả hoạt động.
Cảm biến sợi quang và công nghệ truyền thống

Máy đo biến dạng và cặp nhiệt điện từ lâu đã là tiêu chuẩn để đo biến dạng và nhiệt độ trong quá trình thử nghiệm. Mặc dù những công nghệ này đã tồn tại hàng chục năm, không phải lúc nào họ cũng có thể kiểm tra và giám sát những đổi mới ngày nay một cách hiệu quả. Những hạn chế của công nghệ kế thừa không liên quan đến độ chính xác, nhưng chủ yếu là ở mức độ hiểu biết sâu sắc được cung cấp bởi dữ liệu. Máy đo biến dạng và cặp nhiệt điện chỉ cung cấp điểm thông tin, trong khi một số loại cảm biến sợi quang nhất định có thể cung cấp dữ liệu liên tục về mặt không gian dọc theo toàn bộ chiều dài của sợi quang. Vì thế, các kỹ sư có thể đo trường biến dạng và phân bố nhiệt độ trên cấu trúc để hiểu rõ hơn hoạt động của các bộ phận trong các điều kiện khác nhau. Cảm biến điểm chỉ cho phép kỹ sư giám sát các điểm chính, trong khi phân phối (dữ liệu liên tục không gian) cảm biến có thể đo các điểm chính và điều gì xảy ra giữa chúng. Cái nhìn sâu sắc này rất có giá trị khi thiết kế vật liệu composite mới. Ngoài ra, Cảm biến sợi quang có thể được nhúng vào vật liệu để hiểu rõ hơn hoạt động bên trong của các thành phần và cấu trúc composite.

Nguyên tắc cơ bản của cảm biến sợi quang

Công nghệ cảm biến sợi quang vốn có, trong đó bản thân sợi cáp quang là một cảm biến. Trong việc phân chia cảm biến bên trong, nhìn chung có ba thế hệ công nghệ: lưới sợi Bragg (FBG) cảm biến dựa trên, sự tán xạ, và FBG liên tục trong không gian. Công nghệ tán xạ áp dụng phép đo phân tán đầy đủ, trong khi công nghệ FBG có thể có một số lượng nhỏ các điểm cảm nhận hoặc phân phối hoàn chỉnh, tùy thuộc vào cách hệ thống diễn giải tín hiệu từ các phần tử cảm biến.

FBG đóng vai trò như một tấm gương cực nhỏ và được chế tạo thành lõi của sợi quang. Khi ánh sáng truyền dọc theo sợi quang, mỗi cách tử phản ánh một phần tín hiệu trở lại hệ thống. Hệ thống nhận biết những thay đổi trong tín hiệu phản hồi và diễn giải thông tin này để cung cấp các phép đo biến dạng và nhiệt độ chính xác. Hầu hết các hệ thống dựa trên FBG đều có một số điểm cảm biến dọc theo mỗi sợi quang. Mặc dù chức năng ghép kênh này là một tiến bộ lớn trong công nghệ truyền thống, nó vẫn không thể cung cấp mật độ cảm biến cần thiết để giám sát giữa các khu vực quan trọng. Một số ưu điểm của cảm biến FBG điểm bao gồm độ chính xác, khả năng thực hiện thử nghiệm động, và thu thập dữ liệu tốc độ cao.

Công nghệ tán xạ hoàn toàn không sử dụng FBG, nhưng dựa vào các khiếm khuyết trong cáp quang để thu được số đọc. Hiện tại, ba loại kỹ thuật tán xạ khác nhau được sử dụng trong các hệ thống cảm biến, mỗi cái có chức năng khác nhau. Nói chung, dựa trên tán xạ hệ thống cảm biến sợi quang được hưởng lợi từ việc phân phối dữ liệu và độ dài cảm biến dài. Tuy nhiên, họ có độ trung thực dữ liệu thấp, tốc độ thu thập dữ liệu rất chậm khoảng vài phút, và dễ bị hạn chế rung động khi thực hiện các hoạt động tĩnh.