Problemas comunes con la rejilla de fibra Bragg (FBG)

El sensor de rejilla de fibra Bragg (FBG) es un nuevo tipo de sensor de fibra óptica desarrollado en los últimos años. El principio básico es crear una región de rejilla con una distribución periódica del índice de refracción en una posición específica de la fibra óptica, donde se reflejarán las ondas de luz de una longitud de onda específica (luz de reflexión de Bragg). La señal de longitud de onda central reflejada está relacionada con el período de rejilla y el índice de refracción efectivo del núcleo de fibra.

Utilizando el área de rejilla como área de detección, cuando la temperatura, la estructura o la posición de la sustancia detectada cambia, el período de la rejilla y el índice de refracción efectivo del modo de núcleo de fibra cambiarán en consecuencia, cambiando así la longitud de onda central de Bragg. Mediante el uso de un analizador espectral u otras técnicas de demodulación de longitud de onda para detectar la longitud de onda Bragg de la luz reflejada, se pueden obtener los cambios en el parámetro medido.

La rejilla Bragg Bragg se puede usar como un tipo de sensor de fibra óptica, que, como los sensores de fibra óptica, tiene muchas ventajas irremplazables en comparación con los sensores eléctricos tradicionales, como sin interferencia electromagnética, peso ligero, pequeño tamaño y sin corrosión. Además, debido a su codificación de longitud de onda, tiene muchas ventajas en comparación con los sensores de fibra óptica tradicionales, como la precisión no afectada por la intensidad de la fuente de luz, menos afectada por el entorno, la reutilización más fácil y la detección distribuida.

Al utilizar las ventajas de la capacidad de multiplexación fuerte, el peso ligero y el tamaño pequeño de los sistemas de detección de rejillas de fibra Bragg, incrustados en materiales de monitoreo, se pueden lograr fácilmente mediciones distribuidas, lo que lo convierte en la tecnología de red de detección inteligente más prometedora.

1. Alta precisión de medición: la precisión de la medición del estrés FBG puede alcanzar 1 μ ε, y la precisión de la medición de temperatura puede alcanzar 0.1 ℃

2. Tiempo de respuesta corto: el tiempo de respuesta de un solo sensor FBG es inferior a 0.01 (el tiempo está relacionado con la distancia real entre el sensor FBG y el monitor)

3. Rango de medición de amplitud: la medición de la deformación puede exceder los 10000 μ ε

El monitoreo estructural en ingeniería civil es un tema candente en la aplicación de sensores de rejilla de fibra Bragg. El tiempo real y la temperatura segura y el monitoreo de la tensión se pueden llevar a cabo en proyectos como puentes, edificios, plataformas petroleras en alta mar, campos petroleros, aviación y presas.

La medición del estado y los parámetros mecánicos de la infraestructura es crucial para el mantenimiento de puentes, presas, túneles, edificios de gran altura y lugares deportivos. Al medir la cepa distribuida de edificios, se puede predecir el estado de las cargas locales. Los sensores de rejilla de fibra Bragg se pueden unir a la superficie de las estructuras existentes o incrustarse en estructuras durante el vertido para medir y monitorear la formación y crecimiento de defectos estructurales en tiempo real.

Además, se pueden conectar múltiples sensores de rejilla de fibra Bragg en serie para formar una red para la detección cuasi distribuida de la estructura, y las señales de detección se pueden transmitir a largas distancias a la sala de monitoreo central para la telemetría. Por lo tanto, en la ingeniería civil, los sensores de rejilla de fibra Bragg se han convertido en el medio más importante de monitoreo estructural.

Aeroespace es un campo intensivo en el sensor, y una aeronave requiere más de 100 sensores para monitorear la presión, la temperatura, la vibración, el nivel de combustible, el estado del tren de aterrizaje, la posición de ala y el timón, etc. Por lo tanto, el tamaño y el peso de los sensores se vuelven muy importantes.

Los sensores de rejilla de fibra óptica tienen las ventajas de pequeño tamaño, peso ligero y alta sensibilidad. Al incrustar las rejillas de fibra óptica en las estructuras de aviones o torres de transmisión, se puede formar una red de detección inteligente cuasi distribuida, que puede monitorear el rendimiento mecánico interno y el entorno externo de la aeronave y la torre de transmisión en tiempo real.

Los sensores de rejilla de Bragg Fiber Bragg pueden proporcionar información de detección instantánea y rica para la operación de barcos modernos, asegurando así la seguridad de los barcos al proporcionar advertencias de riesgos tempranos y evaluaciones de daños requeridas por los operadores de buques.

Hasta el 90% de los sensores marinos modernos son sensores de presión o temperatura. Al seleccionar materiales de empaque y sustrato apropiados, los sensores de tensión de rejilla de fibra Bragg se pueden transformar en sensores de temperatura y presión. Utilizando los principios de la división de longitud de onda y la multiplexación por división de tiempo, un sistema de detección puede tener hasta decenas de miles de sensores de rejilla Bragg de fibra, lo que puede adaptarse a la creciente complejidad de los sistemas de control de barcos y reducir efectivamente el costo de los sistemas de sensación.

La mayoría de los equipos en la industria de la energía se encuentran en fuertes campos electromagnéticos, y no se pueden utilizar sensores eléctricos generales. En muchos casos, los lugares que deben medirse se encuentran en alto voltaje, como el monitoreo en línea de interruptores de alto voltaje, medición en tiempo real de la temperatura y los parámetros de desplazamiento de los devanados de transformadores de alto voltaje, los estatores generadores, etc. Estas medidas requieren sensores con buen rendimiento de aislamiento, tamaño pequeño y componentes pasivos. Los sensores de rejilla de fibra Bragg son la mejor opción para estas mediciones.

Además, algunos equipos de energía a menudo se encuentran en áreas difíciles de alcanzar, como cables de transmisión y subestaciones de retransmisión en montañas y desiertos estériles. La capacidad de telemetría de los sistemas de detección de rejilla de fibra cuasi distribuidos puede reducir en gran medida los costos de mantenimiento del equipo. Por lo tanto, las perspectivas de aplicación de los sensores de rejilla de fibra Bragg en la industria eléctrica son muy prometedoras.

Los sensores de tamaño pequeño son muy significativos en aplicaciones médicas, y los sensores de rejilla de fibra Bragg son actualmente los sensores de fibra óptica más pequeños que se pueden lograr. Los sensores de rejilla de fibra Bragg pueden medir las funciones internas del tejido humano con una invasión mínima, proporcionando información local precisa sobre la temperatura, la presión y los campos acústicos. Los sensores de rejilla de fibra Bragg causan un daño mínimo a los tejidos humanos, lo cual es suficiente para evitar la interferencia con los procesos médicos normales.

La industria nuclear tiene altos niveles de radiación, y las fugas nucleares representan una gran amenaza para la humanidad. Por lo tanto, las inspecciones de seguridad de las centrales nucleares son muy importantes. Debido al envejecimiento de las instalaciones nucleares, se requieren más mantenimiento y reparación, y en última instancia deben desmantelarse, todo lo cual no puede previamente durante el diseño. Por lo tanto, se necesitan más sensores para el control remoto de los equipos y el manejo de situaciones inciertas.

Al mismo tiempo, la gestión de los desechos nucleares se ha vuelto cada vez más importante, lo que requiere una red de monitoreo para monitorear la condición de las estaciones de desechos nucleares. La demanda de estabilidad a largo plazo de la red de monitoreo no tiene precedentes, y las redes de detección de rejillas de fibra Bragg pueden cumplir con estos requisitos.

La aplicación principal de las rejillas de fibra Bragg se encuentra en los sistemas de comunicación óptica, específicamente utilizada como filtros de muesca, y también se puede usar en multiplexores y demulsificadores ópticos, así como circuladores ópticos o multiplexores ópticos de suma (OADMS).

Impacto cuatro canales (representados como cuatro colores) de FBG a través de un ciclador óptico. FBG está configurado para reflejar uno de los canales, que es el canal 4. La señal se refleja nuevamente en el bucle, se dirige hacia abajo en el bucle y se descarta del sistema. Debido a que el canal se está desconectando, se puede agregar otra señal en ese canal en el mismo punto de la red.

Se puede implementar un multiplexor en cascada múltiples partes divididas de OADM, donde cada elemento dividido usa un conjunto de FBG en la longitud de onda para ser multiplexado. Por el contrario, se puede implementar un multiplexor en cascada en cascada múltiples partes adicionales de OADM. FBG Demultiplexer y OADM también son ajustables. En un multiplexor o OADM sintonizable, la longitud de onda Bragg de FBG puede ajustarse mediante la cepa aplicada por un sensor piezoeléctrico.