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今日快讯：张工聊光纤 | 如何轻松设计一个基于光纤光栅的测量链

2022-12-14 16:35:45来源：HBM测试与测量  

张工说


【资料图】

上期我们介绍了

在结构健康监测中，

基于光纤光栅的光学测量链的优势

。



这期

我将向您展示

如何轻松设计

一个典型的

基于光纤光栅的测量链

。


光学测量链：SHM的完整包

对于一个完整的光学测量链，拥有正确的传感器只是解决方案的三分之一。还需要有合适的光纤解调仪以及合适的软件，才能获得

总体可靠的结果。

传感器

、

解调仪

和

软件

这三个部分构成完整的光学测量链。

传感器

是用来测量或“感知”应变、温度、加速度、力甚至倾角的。

光纤解调仪

（链条中的第二个组件）也称为数据采集系统。它是一个光电仪器，可以“读取”FBG传感器。

软件

是让你查看、记录和分析你的测量数据的。


那么在选择这些组件时应注意些什么呢？

1. 传感器

以下是在选择基于FBG技术的正确光学传感器时要问的一些问题和注意事项：

传感器要

安装在哪里

，首选的

安装方法

是什么？传感器可以采用螺栓固定、焊接或胶合，主要取决于其设计，这就意味着首选的安装方法可能会缩小你的选择范围。例如，针对金属结构会直接选择点焊，但如果结构是液化天然气罐（危险环境），就必须改为将传感器胶合于表面。

每个地点的

预期测量范围

是多少？那么

抗疲劳性

如何？不同的传感器有不同的测量极限和疲劳极限。要进行的测量可能会限制可选择传感器的数量。

你们

安装

团队的专业水平如何？传感器和传感器阵列交货时

可以带插头

，可直接安装，无需使用特殊工具或培训，也可以不带插头，具有更大的灵活性。但也需要一个团队，随时准备在现场进行接头连接。

传感器将在

什么

环境下工作

？它们需要是

绝缘

的吗？它们需要

加强光缆

吗？不同的传感器在传感器本身和光缆上提供不同的保护等级。


2. 解调仪

记住，你的解调仪是用来测量你的传感器所产生的数值的。以下是选择解调仪时需要注意的几点：

需要的

采样率

是多少？使用哪种型号的一个决定性因素是设备的采集速度。

波长测量所需的绝对精度

是多少？在FBG传感器上，可以确定分辨率和绝对精度，不仅可以通过与校准程序相关的误差确定，还可以通过解调仪的分辨率和精度与传感器的灵敏度相结合来确定。有些仪器包括一个绝对的NIST可追溯基准，确保每个FBG的波长测定精度更高。

有

多少光纤光栅

要测量？解调仪的可用波长范围和光学连接器的数量对应于系统的测量能力。每个设备可测量传感器的数量取决于多个因素：

- 相对于设备的可用波长范围而言，每个传感器进行全面测量所需的波长范围

- 相对于设备的动态范围而方言，连接和布线造成的传感器线路上的光学损失

- 设备的处理能力

你是在寻找一个

连续运行的工业设备

，还是在寻找一个在

测试或安装期间使用的系统

？带电池和内置计算机的设备可能是测量的更好选择，因为测量时间短，空间分散。其他设备有不同的外形尺寸，从而非常适合安装在19英寸机架上。

你的系统需要何种程度的软件复杂性？并非所有的软件都能与所有类型的解调仪兼容。


3. 软件

这里是选择软件时需要考虑的一些重要事项：

软件界面的

用户友好程度

如何？什么样的视觉反馈是必要的？笨拙、难以使用的软件会给你带来不必要的麻烦，而且没有任何软件或驱动程序需要专业开发团队来操作设备。

你需要

如何

存储

这些数据？是否需要云存储和物联网流？你会把数据放在U盘上吗？

测量系统上是否有更多的设备需要

同步测量

？较复杂的软件允许与一个以上的设备（包括不同类型的设备）结合使用，而较简单的软件仅限于一个设备。

该软件是否针对某个独特的应用？一个多功能的软件系统在

移动现场

使用和

实验室台架测试

中可以同样可靠。

操作人员是否熟悉英语？并非所有的软件选项都有

不同的语言版本

。


结论

基于光纤光栅技术的

光学传感器

与传统的

电阻式应变片

相比有许多优势。从民用基础设施和航空航天，到实验室测试和能源等各种应用中，这两类传感器都可以相互补充。

但是为了利用这些优势，就要为光学测量链选择正确的传感器、解调仪和软件。希望这两期内容能够帮助一些工程师和系统集成商，在涉及到准确和可靠的应变测量时做出正确的决定。

标签： 光纤光栅 光学测量 波长范围

责任编辑：hnmd003

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