Sensor óptico FBG
Publicar:Caja optrónica  Hora:2022-04-06  Puntos de vista:763
Las redes de Bragg de fibra se ven afectadas por los cambios de tensión y temperatura al mismo tiempo, por lo que ambos factores deben considerarse y analizarse por separado al calcular el cambio en la longitud de onda reflejada. Al realizar mediciones de temperatura, las rejillas de Bragg de fibra no deben verse afectadas por la deformación. Puede utilizar un sensor de temperatura fbg empaquetado específicamente para este propósito, lo que garantiza que las propiedades de la rejilla de Bragg de fibra dentro del paquete no estén asociadas a ninguna tensión externa de flexión, tracción, compresión o torsión. En este caso, el coeficiente de expansión térmica αΛ del vidrio suele ser despreciable en la práctica; por lo tanto, el cambio en la longitud de onda reflejada debido a los cambios de temperatura puede determinarse principalmente por el coeficiente de sensibilidad óptica a la temperatura αn de la fibra. Los sensores de deformación de rejilla Bragg de fibra son algo más complejos desde el punto de vista del procedimiento porque tanto la temperatura como la deformación afectan la longitud de onda reflejada del sensor. Para realizar una medición correcta, es necesario compensar el efecto de la temperatura en la rejilla de fibra Bragg durante la prueba. Para lograr esta compensación, se puede hacer usando un sensor de temperatura fbg en buen contacto térmico con el sensor de tensión fbg. Después de obtener los resultados de la prueba, la segunda expresión a la derecha del signo más se puede eliminar de la ecuación (2) simplemente restando el cambio de longitud de onda medido por el sensor de temperatura fbg del cambio de longitud de onda medido por el sensor de tensión fbg, de modo que esto compensa los efectos de los cambios de temperatura durante las pruebas de deformación. El proceso de instalación de sensores de deformación de rejilla Bragg de fibra es similar al proceso de instalación de sensores de deformación eléctricos tradicionales, y los sensores de deformación fbg están disponibles en muchos tipos y métodos de instalación diferentes, incluido el tipo epoxi, el tipo soldable, el tipo atornillado y el tipo integrado.
Un sensor fbg típico tendrá un rango de longitud de onda operativo de unos pocos nanómetros, por lo que el interrogador óptico debe poder realizar mediciones con una resolución de unos pocos picómetros o menos, un orden de magnitud bastante pequeño. Hay varias formas de interrogar al sensor de rejilla fbg. Los interferómetros son equipos de laboratorio de uso común que pueden proporcionar un análisis espectral de resolución bastante alta. Sin embargo, estos instrumentos son generalmente muy costosos, voluminosos y no lo suficientemente fuertes, por lo que en algunas aplicaciones que involucran el monitoreo de campo de varias estructuras, como palas de turbinas eólicas, puentes, tuberías de agua y presas, estos instrumentos no se utilizan. Un enfoque más sólido es la introducción de dispositivos de carga acoplada (CCD) y celdas dispersivas fijas, generalmente denominadas conmutación de posición de longitud de onda. En este método, el sensor fbg (o serie de sensores fbg) se ilumina con una fuente de luz de amplio espectro. Estos rayos reflejados pasarán a través de una unidad dispersiva, y la unidad dispersiva distribuirá los rayos reflejados de diferentes longitudes de onda a diferentes posiciones en la superficie del dispositivo de carga acoplada (CCD).
Mediante el uso de ondas de luz en lugar de corrientes eléctricas y fibras ópticas estándar en lugar de cables de cobre como medio de transmisión, la detección óptica fbg aborda muchos de los desafíos y dificultades del uso de la detección eléctrica. Tanto la fibra óptica como los sensores ópticos fbg son aislantes, tienen propiedades eléctricas pasivas y son inmunes al ruido inducido electromagnéticamente. Los interrogadores con fuentes láser sintonizables de alta potencia óptica pueden realizar mediciones a largas distancias con tasas de pérdida de datos muy bajas o incluso pérdida cero. Al mismo tiempo, a diferencia del sistema de sensor eléctrico, un canal óptico puede completar la prueba de varios sensores fbg al mismo tiempo, lo que reduce en gran medida el tamaño, el peso y la complejidad del sistema de prueba. En algunas aplicaciones con condiciones ambientales externas adversas, cuando algunos sensores eléctricos de uso común, como galgas extensométricas de lámina, termopares y sensores de cuerda vibrante, son difíciles de usar o incluso fallan, los sensores ópticos son una solución ideal. Debido a que los sensores ópticos se usan y montan de manera similar a estos sensores eléctricos tradicionales, la transición de una solución de prueba eléctrica a una óptica es relativamente sencilla. Tener una buena comprensión de cómo funcionan la fibra óptica y fbg lo ayudará a adoptar mejor las técnicas de prueba óptica y aprovechar todas las ventajas que esta nueva tecnología tiene para ofrecer.