光纖傳感基礎知識

光纖傳感與傳統技術

應變計和熱電偶長期以來一直是測試過程中測量應變和溫度的標準。盡管這些技術已經存在了數十年，但它們并不總是能夠有效地測試和監控當今的創新。遺留技術的局限性與準確性無關，而主要與數據提供的洞察力水平有關。應變計和熱電偶僅提供信息點，而某些類型的光纖傳感器可沿光纖的整個長度提供空間連續的數據。因此，工程師可以測量結構上的應變場和溫度分布，以便更好地了解組件在不同條件下的行為。點傳感器只允許工程師監控關鍵點，分布式（空間連續數據）傳感器可以測量關鍵點和兩者之間發生的事情。在設計新的復合材料時，這種洞察力是非常寶貴的。另外，光纖傳感器可以嵌入材料中，以便更好地了解復合部件和結構的內部行為。

光纖傳感基礎知識

固有的光纖傳感技術，其中光纖電纜本身就是傳感器。在內在傳感器的劃分中，一般來說，有三代技術：基于點光纖布拉格光柵（FBG）的傳感器，散射和基于空間連續的FBG。散射技術采用完全分布式測量，而FBG技術可以具有少量感測點或完全分布，這取決于系統如何解釋來自傳感元件的信號。

FBG充當微小的鏡子，并被制造成光纖的核心。當光沿著光纖傳播時，每個光柵將一部分信號反射回系統。系統識別返回信號的變化并解釋該信息以提供準確的應變和溫度測量。大多數基于FBG的系統沿每根光纖都有一些感應點。雖然這種多路復用功能是傳統技術的一大進步，但它仍然無法提供關鍵區域之間監控所需的傳感器密度。點FBG傳感器的一些優勢包括精度，執行動態測試的能力以及高速數據采集。

散射技術根本不使用FBG，而是依賴于光纜中的缺陷來獲得讀數。目前，傳感系統中使用了三種不同類型的散射技術，每種技術都具有不同的功能。一般而言，基于散射的光纖傳感系統受益于分布式數據和長傳感長度。然而，它們具有低數據保真度，數分鐘量級的非常慢的數據采集速率，并且易受振動限制它們進行靜態操作。

采用的技術融合了FBG點傳感器和基于散射的系統的優勢。使用FBG作為光纖中的傳感元件，但是沿著光纖的整個長度連續刻錄它們。這與用于解釋信號的技術一起使我們的平臺能夠采用空間連續數據，同時保留使用FBG所提供的精度，動態測試和高采集速率。這使工程師能夠在靜態或動態環境中獲得全應變場，溫度梯度和其他參數的精確測量。使用光纖提供的分布式應變數據，平臺還可以測量內部和外加載荷，偏轉，3D形狀和液位。

分布式應變和溫度傳感技術使用數千個傳感器的光來測試和測量材料的完整性，并提高各行業系統的安全性和性能。通過利用系統，工程師可以在苛刻的環境中收集和分析材料和結構數據。這有助于解決全球范圍內的問題，并鼓勵設備的可持續開發，運營和維護

傳感器市場處于從點傳感器到分布式傳感器和智能數據采集設備的轉變的尖端，這些設備一次可以測量多個參數。現有的數據采集硬件能夠支持多種傳感器類型，然而，電纜的重量和傳感器的繁瑣安裝使得傳統解決方案的部署變得麻煩。多傳感平臺簡而言之，傳感器技術可以同時監控多個參數（應變，溫度，偏轉等），并且足夠強大，可以在整個組織的多個應用程序中部署，并在整個產品生命周期中使用。它不僅僅是能夠使用相同的數據采集硬件監控不同的參數。更重要的是，多傳感平臺可以整合傳感技術，因此相同的硬件（應用技術的微小變化）可以適應組織的多個測試和監控需求。為了實現這一點，傳感系統必須實時獲得空間連續信息，能夠進行動態測量，能夠容易地與網絡集成并在實驗室或惡劣環境中表現良好。