Với tư cách là một chuyên gia kỹ thuật, tôi muốn chia sẻ một số hiểu biết thực tế về FBG Fiber Bragg Grated-cách thức hoạt động, tác dụng của nó và vị trí phù hợp giữa sợi truyền thông và sợi cảm biến. Bắt đầu từ những điều cơ bản đơn giản và kết thúc bằng một trường hợp thực tế về giám sát lực cáp dự ứng lực trong các bức tường kính, bài viết này sẽ giúp bạn nhanh chóng hiểu cách sử dụng cảm biến FBG Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài để giám sát an toàn mặt tiền một cách chính xác, lâu dài-và không-có tính xâm phạm.
Lưới sợi Bragg là gì?
Cách tử Bragg sợi FBG là một đoạn ngắn của lõi sợi quang, nơi viết các vân chiết suất định kỳ, do đó đoạn sợi này chỉ phản xạ mạnh một bước sóng cụ thể và cho phép tất cả các bước sóng khác đi qua. Nó vẫn trông giống như sợi quang đơn mode thông thường, nhưng hoạt động như một gương chọn lọc bước sóng cực nhỏ-có thể được sử dụng để lọc quang học trong truyền thông và để chuyển đổi biến dạng/nhiệt độ thành sự thay đổi bước sóng trong cảm biến.
Khái niệm cơ bản về Lưới sợi FBG Bragg
Fiber Bragg Grated về cơ bản là một phương pháp điều chế chỉ số khúc xạ định kỳ được viết dọc theo lõi sợi, thường sử dụng tia UV và mặt nạ pha. Khi ánh sáng băng thông rộng đi qua, chỉ những bước sóng đáp ứng điều kiện cách tử mới bị phản xạ mạnh, do đó bước sóng trung tâm phản xạ có thể được coi như một "nhãn" có thể đọc được để liên lạc hoặc cảm biến.
Nguyên lý hoạt động (Điều kiện Bragg và bước sóng phản xạ)
Hoạt động của cách tử bragg sợi quang tuân theo điều kiện Bragg λ_B=2 n_eff Λ, trong đó λ_B là bước sóng phản xạ, n_eff chiết suất hiệu dụng và Λ chu kỳ cách tử. Biến dạng bên ngoài và nhiệt độ thay đổi một chút n_eff và Λ, gây ra những thay đổi nhỏ nhưng có thể đo lường được trong λ_B, đây là cơ sở vật lý của cảm biến cách tử sợi quang.
Mối quan hệ và sự khác biệt với cáp quang thông thường
Cách tử bragg sợi quang không phải là một vật liệu mới mà là một sửa đổi cấu trúc cục bộ trên sợi tiêu chuẩn: cùng loại kính và đường kính, với lõi chỉ được điều chế định kỳ từ vài mm đến cm. Sợi thông thường chủ yếu cung cấp khả năng truyền tải tổn hao thấp-, trong khi phân đoạn Fiber Bragg Grated trở thành một thiết bị quang phản xạ băng thông hẹp-phần tử cảm biến thực sự-được kết nối bởi phần còn lại của sợi làm đường truyền.
Các loại lưới Bragg sợi FBG phổ biến
Các loại Cách tử Bragg sợi FBG phổ biến bao gồm các cách tử đồng nhất (chu kỳ không đổi, đỉnh phản xạ hẹp đơn), cách tử chirped (chu kỳ thay đổi, phản xạ băng thông rộng để phân tán hoặc phản hồi phạm vi- rộng) và các mảng cách tử (nhiều cách tử với các bước sóng trung tâm khác nhau trong một sợi) cho cảm biến đa điểm-ghép kênh-bước sóng.
Các thông số hiệu suất chính của Lưới lọc sợi FBG
Các thông số chính của cách tử bragg sợi quang là bước sóng phản xạ, băng thông, độ phản xạ và độ nhạy. Trong cảm biến, chúng tôi chủ yếu quan tâm đến việc xác định chính xác bước sóng như thế nào (băng thông hẹp, độ phản xạ tốt) và mức độ phản ứng của nó với biến dạng và nhiệt độ, cùng với-độ ổn định lâu dài và khả năng chống mỏi, xác định xem thiết bị có phù hợp để sử dụng trong kỹ thuật thực tế hay không.
Lưới Bragg sợi FBG được sử dụng để làm gì? – Các ứng dụng điển hình từ truyền thông đến cảm biến
Tính năng lớn nhất của cách tử bragg sợi quang là nó vừa là mộtbộ lọc quang họcvà mộtyếu tố cảm biến. Miễn là chúng tôi sử dụng hai thuộc tính chính của nó-nó chỉ phản ánh một bước sóng cụ thể và bước sóng đó sẽ trôi đi khi môi trường thay đổi-chúng tôi có thể thiết kế nhiều loại ứng dụng. Nó lần đầu tiên được sử dụng trong các hệ thống thông tin quang học để lọc, phân chia bước sóng và bù tán sắc; sau đó, các kỹ sư nhận ra mức độ nhạy cảm của nó với biến dạng và nhiệt độ, và nó đã trở thành công nghệ cảm biến cốt lõi trong các ngành công nghiệp giám sát sức khỏe kết cấu, điện, cáp và đường ống.
Cách tử FBG Fiber Bragg trong truyền thông: lọc, WDM và bù tán sắc
Trong các hệ thống thông tin quang học, một sợi quang thường mang nhiều kênh bước sóng cùng một lúc, vì vậy chúng ta cần “chọn ra” chính xác một hoặc một số bước sóng hoặc xử lý một số bước sóng khác nhau. Là một tấm phản xạ dải hẹp, Fiber Bragg Grated lý tưởng như một bộ lọc quang học: ánh sáng băng thông rộng đi vào, chỉ một dải nhỏ xung quanh bước sóng Bragg bị phản xạ và phần còn lại đi qua. Bằng cách xếp tầng nhiều thiết bị cách tử sợi quang với các bước sóng trung tâm khác nhau, chúng ta có thể nhận raWDM/DEMUXvà phân tách các kênh theo bước sóng; các thiết bị cách tử bragg sợi quang chirped cung cấp phản xạ băng thông rộng và có thể được sử dụng để bù tán sắc trên các liên kết dài. Trong truyền thông, Fiber Bragg Grated hoạt động giống như một thành phần quang học thụ động, tương tự như các bộ lọc, cách tử và mô-đun WDM.
FBG Fiber Bragg Gration trong cảm biến: biến dạng, nhiệt độ, áp suất và độ rung
Khi chúng tôi chuyển trọng tâm từ "lọc" sang "trôi bước sóng", FBG Fiber Bragg Grated sẽ trở thành một cảm biến có độ chính xác-cao. Biến dạng bên ngoài (độ căng/nén) làm thay đổi chiều dài sợi và chỉ số khúc xạ, đồng thời nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến bước sóng Bragg thông qua sự giãn nở nhiệt và hiệu ứng quang-nhiệt, do đó, bằng cách theo dõi bước sóng phản xạ trong thời gian thực, chúng ta có thể suy ra biến dạng và nhiệt độ. Với thiết kế cơ khí và cách đóng gói phù hợp, cách tử sợi quang cũng có thể gián tiếp đo áp suất, tải trọng, gia tốc và độ rung-ví dụ: bằng cách liên kết nó với dầm, tấm, thanh cốt thép hoặc ổ trục hoặc nhúng nó vào các phần tử đàn hồi để những biến dạng nhỏ trở thành sự dịch chuyển bước sóng. So với các cảm biến điện truyền thống, cảm biến Fiber Bragg Grated cho phép ghi nhiều cách tử nối tiếp trên một sợi, cho phép đo đa{6}}điểm hoặc gần như{7}}phân bố dọc theo một đường.
FBG Fiber Bragg Gration trong giám sát sức khỏe kết cấu (SHM): cầu, đường hầm, tua-bin gió, tòa nhà
Trong việc theo dõi tình trạng kết cấu, FBG Fiber Bragg Gration đã trở thành một lộ trình kỹ thuật rất hoàn thiện. Các ứng dụng điển hình bao gồm giám sát lực cáp của cáp văng và móc treo (đặt lưới chắn cáp quang trên cáp, neo hoặc cảm biến tải trọng chuyên dụng để theo dõi độ căng của cáp theo thời gian), giám sát biến dạng lớp lót và hội tụ trong các đường hầm và kết cấu tàu điện ngầm (đặt cảm biến biến dạng lưới chắn cáp quang trên lớp lót hoặc thanh vòng), giám sát độ căng và rung trên các cánh và tháp tuabin gió để đánh giá độ mỏi và cảnh báo lỗi cũng như giám sát trực tuyến lâu dài các lực và chuyển vị ở các bộ phận chính, mối nối và cáp có độ cao{2}}cao các tòa nhà, giàn không gian và tường rèm kính. Ở đây, Fiber Bragg Grated nổi bật nhờ khả năng chống nhiễu điện từ, truyền-khoảng cách xa, ghép kênh đa-điểm và khả năng phù hợp cho việc cài đặt ẩn hoặc nhúng lâu dài.
Lưới FBG Fiber Bragg trong các ứng dụng năng lượng và công nghiệp: điện, cáp, đường ống
Trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp, FBG Fiber Bragg Gration cũng đóng một vai trò quan trọng. Trong hệ thống điện, nó có thể được sử dụng để giám sát nhiệt độ cuộn dây máy biến áp, giám sát nhiệt độ thanh cái và giám sát tình trạng thiết bị GIS, khắc phục độ phức tạp của hệ thống dây điện và hiệu suất chống nhiễu kém của cặp nhiệt điện và RTD trong môi trường điện áp cao. Trong các ứng dụng cáp, cách tử bragg sợi quang có thể được nhúng vào hoặc gắn vào cáp điện cao áp, cáp quang nguồn-hỗn hợp và cáp ngầm để theo dõi nhiệt độ vận hành và độ biến dạng uốn, thậm chí là xác định vị trí các điểm nóng dọc theo tuyến đường. Trong các ngành công nghiệp dầu khí và hóa chất, cảm biến cách tử sợi quang có thể được liên kết hoặc nhúng trong các đường ống-đường dài, bình chịu áp lực và bể chứa để theo dõi các bất thường liên quan đến áp suất, biến dạng và rò rỉ-. Vì sợi không{10}}dẫn điện, chống ăn mòn{11}}và có khả năng truyền tải khoảng cách xa nên nó phù hợp một cách tự nhiên với các môi trường-điện áp cao, nhiệt độ-cao, EMI mạnh và dễ cháy nổ.
Cảm biến cách tử FBG Fiber Bragg so với cảm biến điện truyền thống
So với các cảm biến điện truyền thống như máy đo biến dạng điện trở, cặp nhiệt điện và bộ chuyển đổi loại điện áp/dòng điện{0}}, cảm biến Cách tử Bragg sợi FBG có một điểm khác biệt cốt lõi: nó sử dụng bước sóng thay vì điện áp hoặc điện trở làm tín hiệu. Ưu điểm chính của nó là:
- Chống nhiễu-mạnh – tín hiệu được truyền bởi ánh sáng trong sợi quang và không bị nhiễu điện từ, lý tưởng cho môi trường-điện áp cao và EM mạnh{2}};
- ghép kênh-khoảng cách dài, nhiều{1}}điểm – nhiều cảm biến cách tử sợi quang có bước sóng-bước sóng khác nhau có thể được xếp tầng trên một sợi quang và chia sẻ một bộ dò tín hiệu duy nhất, thuận tiện cho việc giám sát nhiều điểm-khoảng cách xa;
- An toàn và cách nhiệt – bản thân sợi không-dẫn điện và không phát ra tia lửa-, thích hợp với môi trường dễ cháy nổ;
- Độ ổn định-lâu dài và khả năng chống chọi với môi trường – với bao bì thích hợp, Fiber Bragg Grated có thể hoạt động nhiều năm trong môi trường ẩm ướt, ăn mòn hoặc bức xạ.
Tất nhiên, Fiber Bragg Grated không "hoàn hảo về mọi mặt": các cảm biến riêng lẻ thường đắt hơn các đồng hồ đo điện đơn giản, hệ thống yêu cầu bộ dò tín hiệu quang học chuyên dụng và việc lắp đặt hoặc đóng gói kém có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và khả năng truyền biến dạng. Trong nhiều dự án, cách tiếp cận hợp lý hơn là coi cách tử bragg sợi quang như một giải pháp cho việc giám sát khoảng cách từ trung bình- đến dài{2}}, đa-điểm, độ tin cậy cao{4}}, được sử dụng kết hợp với cảm biến điện truyền thống thay vì cố gắng thay thế mọi thứ.
Từ cáp truyền thông đến cáp cảm biến: Cách tử FBG Fiber Bragg liên quan đến cáp quang như thế nào
Về cốt lõi, cách tử bragg sợi quang chỉ là một vài centimet sợi đã được sửa đổi{0}}nhưng để hoạt động trong các dự án thực tế, nó phải được kết nối bằng cáp quang và mạng quang dài hàng chục hoặc hàng trăm mét. Nói tóm lại: Fiber Bragg Gration được ghi trên sợi quang, được mang trong cáp và chạy trên mạng quang.
FBG Fiber Bragg Grated được viết trên sợi nào?
Hầu hết các thiết bị cách tử bragg sợi quang đều được viết trên sợi quang-chế độ đơn tiêu chuẩn (ví dụ: G.652D, G.657 uốn cong-không nhạy) vì độ suy hao thấp, chi phí hợp lý và khả năng tương thích tốt với các hệ thống truyền thông. Đối với các đường uốn cong chặt hơn hoặc định tuyến trong nhà/tường rèm dày đặc, ưu tiên sử dụng sợi không nhạy cảm-uốn cong; trong môi trường khắc nghiệt, có thể sử dụng các loại sợi đặc biệt, nhưng logic luôn là: chọn loại sợi phù hợp với môi trường, sau đó viết cách tử bragg sợi quang ở những nơi cần thiết.
Cáp cảm biến và cáp truyền thông
Cả cáp cảm biến và cáp truyền thông đều có sợi, bộ phận chịu lực và vỏ bọc, nhưng tập trung vào những thứ khác nhau. Cáp truyền thông hướng tới mức suy hao thấp và độ bền cao, cố gắng cách ly sợi quang khỏi tác động cơ học bên ngoài. Cáp cảm biến không chỉ cần tồn tại mà còn phải để biến dạng cấu trúc được truyền đến cách tử sợi quang một cách hiệu quả, do đó, thiết kế có thể điều chỉnh cấu trúc ống-lỏng lẻo, thêm chất mang kim loại/FRP hoặc lớp liên kết và đôi khi kết hợp "sợi cảm biến" với "sợi truyền thuần túy" trong một cáp.
Chuỗi cảm biến FBG Fiber Bragg Grated hoàn chỉnh có gì?
Một chuỗi thông thường bao gồm: (1) các cảm biến-đầu cuối với cách tử sợi quang được đóng gói (độ căng, nhiệt độ, lực cáp, v.v.); (2) cáp truyền tải từ công trình đến phòng thiết bị hoặc dòng điện{4}}yếu; (3) một bộ dò tín hiệu cộng với phần mềm giải điều chế, lưu trữ và báo động. Trong các hệ thống lớn hơn, bộ tách quang, bảng vá lỗi và bộ đóng mối nối-phần cứng viễn thông tiêu chuẩn-được thêm vào giữa.
Tại sao chất lượng sợi và cáp lại quan trọng đối với sự ổn định lâu dài-
Mặc dù "bộ phận thông minh" của hệ thống FBG Fiber Bragg Grated là bộ dò tín hiệu và phần mềm, nhưng độ ổn định lâu dài-chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng cáp và sợi cơ bản. Nếu độ bền của sợi, hiệu suất uốn cong vi mô hoặc độ lão hóa của lớp phủ kém hoặc nếu cáp có khả năng chịu kéo/uốn/nhiệt độ yếu thì các vấn đề sẽ xuất hiện sau này khi độ suy hao và độ lệch đo cao hơn. Do đó, việc chọn các sợi và cáp đáng tin cậy, đồng thời kết hợp chúng với môi trường định tuyến thực tế (trong nhà/ngoài trời, nối đất/tường rèm/cáp, v.v.), là chìa khóa để đạt được khả năng giám sát ổn định lâu dài.
Giám sát lực cáp FBG Fiber Bragg Grated là gì và nó giải quyết được vấn đề gì?
Giám sát lực cáp FBG Fiber Bragg Grated có nghĩa là cài đặt các cảm biến Fiber Bragg Grated trên cáp, đo độ căng cáp trong thời gian thực và chuyển đổi nó thành độ căng cáp. Vấn đề kỹ thuật cốt lõi mà nó giải quyết là: lực cáp lên các bộ phận then chốt không thể chỉ được kiểm tra một lần trong quá trình kéo căng – nó cần phải được nhìn thấy và chính xác trong suốt thời gian sử dụng, đặc biệt đối với các bức tường kính rất nhạy cảm với biến dạng và dịch chuyển.
-Vách chắn bằng kính được đỡ cáp và cáp dự ứng lực
Trong các bức tường rèm bằng kính-được đỡ cáp và lưới{1}}cáp, một số dây cáp thép dự ứng lực "treo" các tấm kính khỏi cấu trúc chính. Các loại cáp này vừa mang tải vừa kiểm soát độ ổn định và biến dạng tổng thể. Để giữ cho đường mặt tiền và độ dịch chuyển trong giới hạn về-trọng lượng bản thân, gió và nhiệt độ, một lực cáp ban đầu được xác định sẽ được áp dụng trong quá trình lắp đặt và liệu lực này có nằm trong phạm vi hợp lý khi sử dụng hay không là điều quan trọng đối với sự an toàn và thoải mái.
Tại sao lực cáp treo tường cần được giám sát lâu dài
Lực cáp không phải là hằng số. Theo thời gian, sự giãn nở của vật liệu, trượt neo, thay đổi nhiệt độ và biến dạng cấu trúc thứ cấp đều sẽ khiến nó lệch khỏi giá trị thiết kế. Gió cực mạnh, tải trọng xây dựng hoặc hư hỏng cục bộ có thể dẫn đến lực bất thường ở một số dây cáp. Nếu bạn chỉ đo một lần khi hoàn thành hoặc nghiệm thu thì rất khó phát hiện sự mất cân bằng hoặc mất lực từ trung- đến trung hạn{4}} mà cuối cùng có thể biểu hiện dưới dạng nứt kính, hư hỏng mối nối hoặc biến dạng-ngoài{6}}mặt phẳng quá mức của mặt tiền.
Các phương pháp kiểm tra lực cáp truyền thống và những hạn chế của chúng
Các phương pháp truyền thống bao gồm phương pháp rung, uốn ba điểm (máy đo lực hồ quang) và máy đo thủy lực. Phương pháp rung suy ra lực cáp từ tần số tự nhiên nhưng nhạy cảm với các điều kiện biên, nhiệt độ và nhiễu. Uốn ba điểm-phụ thuộc vào độ cứng hình học và độ võng, với yêu cầu về không gian cao và các giả định về ranh giới/độ cứng dọc trục không rõ ràng. Đồng hồ đo thủy lực thuận tiện trong quá trình kéo căng nhưng về cơ bản là công cụ xây dựng và không thể bám trên kết cấu để-giám sát trực tuyến lâu dài. Nhìn chung, các phương pháp này không phù hợp để triển khai lâu dài hoặc không đủ tự động để cung cấp dữ liệu lịch sử thời gian liên tục.
Ưu điểm và thách thức của việc sử dụng FBG Fiber Bragg Grated để giám sát lực cáp
Bằng cách gắn các cảm biến Cách tử Bragg sợi FBG trên cáp hoặc trên các bộ phận có mối quan hệ cơ học rõ ràng với cáp, những thay đổi về lực của cáp có thể được chuyển đổi thành sự dịch chuyển bước sóng và được đo với độ chính xác cao trên khoảng cách xa và tại nhiều điểm. Các ưu điểm bao gồm khả năng chống nhiễu điện từ, ghép kênh nhiều điểm trên một sợi quang và tích hợp dễ dàng với cơ sở hạ tầng phòng thiết bị và cáp quang hiện có, phù hợp với môi trường và định tuyến phức tạp của các bức tường rèm. Thách thức nằm ở việc đảm bảo khớp nối cơ học đáng tin cậy mà không làm hỏng cáp, thiết kế bao bì có đủ độ nhạy nhưng-lỗi do lắp đặt thấp và cân bằng chi phí thiết bị/bộ dò tín hiệu với quy mô dự án.
Yêu cầu kỹ thuật chính cho hệ thống giám sát lực cáp
Từ quan điểm kỹ thuật, hệ thống giám sát lực cáp "tốt" phải: đo chính xác (độ chính xác và khả năng lặp lại tốt), xem toàn bộ bức tranh (chụp các thay đổi theo thời gian), tồn tại lâu dài (ổn định ngoài trời), ít gây nhiễu (không-xâm phạm cáp và mặt tiền nhiều nhất có thể) và có thể bảo trì được (cảm biến/các bộ phận đầu cuối-mặt trước có thể được kiểm tra hoặc thay thế khi cần). Việc giám sát lực cáp lưới FBG Fiber Bragg rất hấp dẫn vì với-các kẹp bên ngoài và cáp cảm biến được thiết kế tốt, nó mang lại sự thỏa hiệp thực tế giữa các yêu cầu này.
Cảm biến lực cáp lưới FBG Fiber Bragg gắn bên ngoài: thiết kế nguyên lý và kết cấu
Ý tưởng rất đơn giản: một chiếc kẹp nhỏ được cố định trên cáp và bên trong chiếc kẹp đó có một đoạn sợi ngắn có Lưới FBG Fiber Bragg. Khi cáp được tải, độ giãn dài nhỏ của nó được truyền qua kẹp tới cách tử sợi quang, gây ra sự thay đổi bước sóng phản xạ. Máy dò đọc sự dịch chuyển bước sóng này và chuyển nó thành lực cáp. Bản thân cáp không cần phải cắt, khoan hoặc hàn.
Nguyên tắc đo lường dựa trên lịch thi đấu{0}}
Phương pháp dựa trên thiết bị cố định-sử dụng kẹp kim loại hoặc hợp kim được thiết kế đặc biệt gắn trên cáp để nó biến dạng cùng với cáp. Lưới Bragg sợi FBG được liên kết tại vị trí nhạy cảm với lực căng- của kẹp này. Khi lực cáp thay đổi, kẹp bị kéo căng hoặc bị nén; cách tử sợi quang có độ căng cao-có độ nhạy cao "ghi lại" sự biến dạng này dưới dạng sự dịch chuyển bước sóng, do đó cho phép đo lực cáp gián tiếp.
Đặc điểm cấu trúc của cảm biến lực được gắn/kẹp bên ngoài-trên các cảm biến lực cáp Lưới sợi Bragg FBG
Cảm biến (kẹp{0}}bật) được gắn bên ngoài điển hình bao gồm ba phần: thân kẹp tiếp xúc với cáp, phần tử chịu tải đàn hồi-bên trong và sợi FBG Fiber Bragg Grated được liên kết hoặc hàn vào nó. Toàn bộ thiết bị được chế tạo dưới dạng một kẹp hoặc vòng đệm tách rời có thể mở ra và đặt xung quanh cáp, sau đó khóa bằng bu lông hoặc chốt-không cần phải cắt cáp hoặc tháo neo. Mục tiêu thiết kế chính là kẹp chắc chắn mà không làm thay đổi đáng kể trạng thái lực ban đầu của cáp.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo: độ nhạy, lỗi lắp đặt, sự truyền biến dạng
Không đi sâu vào công thức, ba điểm quan trọng nhất:
Độ nhạy – những thay đổi về lực của cáp phải được “khuếch đại” đủ để Lưới Fiber Bragg phát hiện rõ ràng;
Truyền biến dạng - biến dạng cáp thực sự phải được truyền hoàn toàn nhất có thể đến Lưới sợi Bragg FBG;
Lỗi lắp đặt – cần giảm thiểu tình trạng lỏng lẻo, trượt hoặc siết-không đều trước khi lắp đặt.
Thiết kế cấu trúc của cảm biến gắn bên ngoài về cơ bản là sự cân bằng giữa ba cảm biến này, đảm bảo cách tử sợi quang "cảm nhận" được lực cáp mà không làm hỏng cáp hoặc tạo ra sự tập trung ứng suất thêm.
Ưu điểm của việc lắp đặt bên ngoài để xây dựng và bảo trì tường rèm
So với các giải pháp nhúng hoặc cắt/rãnh/hàn trực tiếp trên cáp, cảm biến lực cáp FBG Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài mang lại ba ưu điểm chính:-không phá hủy, dễ lắp đặt và có thể thay thế. Nó hoạt động giống như một-phụ kiện bổ sung: nó có thể được lắp đặt ở các giai đoạn sau của quá trình xây dựng tường rèm hoặc thậm chí trong khi vận hành; khi cần kiểm tra hoặc hiệu chỉnh lại, cảm biến có thể được tháo ra và thay thế mà không cần chạm vào cáp. Điều này giảm thiểu tác động đến việc xây dựng mặt tiền và tránh những thay đổi “cứng” đối với hệ thống lực cáp ban đầu, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu thực tế về an toàn và khả năng bảo trì.
Nghiên cứu điển hình: Cảm biến lực cáp FBG Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài trên tường rèm kính
Trong một bài viết nghiên cứu điển hình riêng biệt, chúng tôi sử dụng dự án tường rèm kính làm phương tiện để phân loại một cách có hệ thống ứng dụng kỹ thuật của cảm biến lực cáp FBG Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài. Bài viết trước tiên đánh giá sự phát triển của các bức tường rèm được hỗ trợ bằng cáp và những hạn chế của phương pháp đo lực cáp truyền thống, sau đó so sánh ưu và nhược điểm của các chiến lược bố trí cách tử sợi quang khác nhau do Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao và Tang Jun đề xuất. Dựa trên một dự án thực tế, bài viết tiếp tục trình bày sơ đồ cảm biến lực cáp có độ nhạy cao-bên ngoài bằng cách sử dụng nguyên lý Cách tử sợi Bragg{4}}dựa trên vật cố định và xác minh tính chính xác, ổn định và khả năng xây dựng của nó thông qua dữ liệu lực cáp thu thập trong giai đoạn thi công. Nghiên cứu điển hình cho thấy rõ ràng rằng, không làm hỏng cáp hoặc thay đổi đáng kể cấu trúc mặt tiền ban đầu, cảm biến Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài có thể đóng vai trò là giải pháp-có độ chính xác cao, có thể bảo trì để giám sát lực cáp, cung cấp đường dẫn kỹ thuật có thể nhân rộng cho các bức tường chắn được đỡ cáp-và các cấu trúc cáp tương tự.
Làm việc với các nhà sản xuất cáp/nhà tích hợp hệ thống: từ cảm biến FBG Fiber Bragg Grated đến các giải pháp đầy đủ
Những sản phẩm cáp và cáp nào là cần thiết?
Một hệ thống giám sát lực cáp cách tử bragg sợi quang thực tế chủ yếu cần ba thứ: (1) cảm biến sợi quang với Fiber Bragg Grated, (2) cáp quang cảm biến/cáp quang, (3) cáp truyền thông tiêu chuẩn và dây vá vào giá đỡ. Cảm biến-kẹp sử dụng sợi cảm biến ngắn hoặc cáp nhỏ đặc biệt, các tuyến đường xây dựng sử dụng cáp trong nhà/ngoài trời và trong tủ, mọi thứ đều được hoàn thiện bằng miếng vá tiêu chuẩn. Đối với các nhà cung cấp cáp, về cơ bản, đó là việc tổ chức lại các sản phẩm hiện có theo "liên kết cảm biến" thay vì chỉ "liên kết truyền thông".
Từ mặt tiền và mái nhà đến căn phòng-yếu hiện tại
Trong các dự án tường rèm, đường quang thường chạy từ mặt tiền và mái nhà, qua điểm vào tòa nhà, xuống các trục đến phòng hiện tại yếu. Thông thường: cáp ngoài trời-ở mặt tiền/mái → qua ống dẫn hoặc khay vào tòa nhà → chuyển sang trong nhàLSZH/cáp nângxuống thang máy vào phòng thiết bị. Các nhà sản xuất Cáp quang và nhà tích hợp hệ thống có thể cùng-thiết kế tuyến đường đầy đủ này "từ cảm biến đến giá đỡ", giảm sự phối hợp sau này giữa dân dụng, mặt tiền và MEP.
Tích hợp với hệ thống cáp và trung tâm dữ liệu của tòa nhà
Bộ dò tìm cách tử bragg sợi quang được đặt trong-phòng thiết bị/dòng điện yếu và dữ liệu của nó sẽ được chuyển đến các máy chủ BMS, bảo mật hoặc trung tâm dữ liệu. Bước này có thể tái sử dụng hệ thống cáp quang tòa nhà hiện có, ODF/tấm vá,Đường trục MPO/MTPVàtrung tâm dữ liệucơ sở hạ tầng: dữ liệu giám sát được đưa vào mạng thông qua Ethernet/fieldbus, sau đó được tổng hợp và hiển thị trên các nền tảng-lớp trên hoặc đám mây. Vì vậy, việc giám sát Fiber Bragg Grated chỉ trở thành một nguồn dữ liệu khác trong hoạt động kỹ thuật số của tòa nhà chứ không phải là một-hệ thống đảo độc lập.
Vai trò của các công ty cáp quang
Các công ty cáp và cáp quang không phải tự mình xây dựng bộ dò tìm hoặc cảm biến Fiber Bragg Grated. Vai trò chính của họ là: cung cấp sợi/cáp phù hợp cho cảm biến và liên lạc, đồng thời làm việc với các nhà tích hợp và nhà cung cấp FBG Fiber Bragg Grated để cung cấp đường dẫn quang-đến-cuối từ cấu trúc đến giá đỡ. Điều này cho phép họ chuyển từ việc chỉ bán cáp sang cung cấp cơ sở hạ tầng quang học để theo dõi tình trạng kết cấu, tòa nhà thông minh và cơ sở hạ tầng thông minh.
Câu hỏi thường gặp: Các câu hỏi thường gặp về Lưới sợi Bragg FBG và giám sát lực cáp
Sự khác biệt giữa cảm biến Fiber Bragg Grated và máy đo biến dạng điện trở thông thường là gì?
Cảm biến FBG Fiber Bragg Grated sử dụng bước sóng làm tín hiệu và truyền trong sợi quang nên chúng miễn nhiễm với nhiễu điện từ và có thể hoạt động ở khoảng cách xa với nhiều điểm trên một sợi quang. Máy đo biến dạng điện trở sử dụng sự thay đổi điện trở, hệ thống dây điện ngắn hơn và rẻ hơn trên mỗi điểm, nhưng khả năng-chống nhiễu và khả năng mở rộng để giám sát-khoảng cách xa, đa{3}}điểm yếu hơn.
Có thể ghi bao nhiêu cảm biến Cách tử Bragg sợi FBG trên một sợi? Họ sẽ can thiệp lẫn nhau?
Một sợi quang có thể mang hàng chục cảm biến Fiber Bragg Grated nối tiếp, miễn là mỗi cảm biến có bước sóng trung tâm khác nhau và quang phổ không trùng nhau. Người thẩm vấn phân tách chúng theo bước sóng, do đó, theo quy hoạch bước sóng thích hợp, chúng sẽ không gây nhiễu lẫn nhau.
Hệ thống giám sát lực cáp Fiber Bragg Grated điển hình bao gồm những thiết bị nào?
Thông thường bạn cần:
Cảm biến lực cáp Fiber Bragg Grated (kẹp{0}}trên hoặc các dạng khác),
Cáp quang và dây nối từ cảm biến đến phòng thiết bị,
Một máy thẩm vấn cách tử bragg sợi quang,
Thu thập dữ liệu/phần mềm (PC, BMS, SCADA hoặc nền tảng đám mây) để hiển thị, lưu trữ và báo động.
Nếu dự án tường rèm đã có sẵn cáp quang liên lạc, liệu cáp cảm biến FBG Fiber Bragg Grated riêng biệt có còn cần thiết nữa không?
Về mặt kỹ thuật, tín hiệu cách tử bragg sợi quang có thể chạy trên các sợi-chế độ đơn dự phòng trong cáp truyền thông hiện có. Việc tái sử dụng chúng hay đặt một cáp cảm biến riêng tùy thuộc vào các yêu cầu về định tuyến, tính sẵn có và cách ly của sợi dự phòng: để giám sát quan trọng, nhiều chủ sở hữu thích đường dẫn cáp quang chuyên dụng để có độ rõ ràng và độ tin cậy.
Chi phí giám sát lực cáp lưới FBG Fiber Bragg so với các phương pháp truyền thống như thế nào?
Đối với thử nghiệm-một lần, các công cụ truyền thống (phương pháp rung, máy đo thủy lực, v.v.) thường rẻ hơn. Nhưng để giám sát trực tuyến-dài hạn, đa{4}}điểm, cách tử cáp quang-mặc dù cần thiết bị thẩm vấn và mức đầu tư ban đầu cao hơn-có thể giảm-lao động tại chỗ và thử nghiệm lặp đi lặp lại, đồng thời thường trở nên tiết kiệm chi phí hơn-trong toàn bộ vòng đời.
Tuổi thọ sử dụng của cảm biến FBG Fiber Bragg Grated là bao lâu? Việc bảo trì/thay thế có dễ dàng không?
Bản thân lưới được viết bằng sợi thủy tinh và có thể tồn tại trong nhiều năm; Tuổi thọ thực tế chủ yếu bị giới hạn bởi môi trường đóng gói và lắp đặt (ăn mòn, bịt kín, hư hỏng cơ học). Các cảm biến lực cáp Fiber Bragg Grated gắn bên ngoài được thiết kế để có thể tháo rời và thay thế được, vì vậy nếu một lỗi xảy ra, nó có thể được hoán đổi mà không cần chạm vào thân cáp.
Có những yêu cầu gì đối với vị trí lắp đặt và tay nghề của cảm biến lực cáp FBG Fiber Bragg Grated?
Cảm biến nên được lắp đặt trên các đoạn cáp tiêu biểu, thẳng, dễ tiếp cận, cách xa các neo và các mối nối phức tạp nếu có thể. Trong quá trình lắp đặt, kẹp phải được siết đều, tránh trượt hoặc làm hỏng cáp và sợi không được uốn cong mạnh; sau khi cài đặt, bạn nên thực hiện một số bài đọc hoặc thử nghiệm tải nhỏ để xác nhận các giá trị ổn định, có thể lặp lại.