ידע

בתור איש מקצוע הנדסי, אני רוצה לחלוק כמה תובנות מעשיות על FBG Fiber Bragg Grating-איך זה עובד, למה זה טוב והיכן זה מתאים בין סיב תקשורת לסיב חישה. החל מהיסודות הפשוטים וכלה במקרה אמיתי של ניטור כוח כבלים לחוץ בקירות מסך זכוכית, מאמר זה יעזור לך להבין במהירות כיצד ניתן להשתמש בחיישני FBG Fibre Bragg Grating המורכבים חיצונית כדי לנטר את בטיחות החזית בצורה מדויקת, -לטווח ארוך ולא- פולשנית.

מהו פיבר בראג גרטינג?

FBG Fiber Bragg Grating הוא קטע קצר של ליבת סיבים אופטיים שבו כתובים שולי מקדם שבירה תקופתיים, כך שפיסת סיב זו משקפת בחוזקה רק אורך גל מסוים אחד ומאפשרת לכל שאר אורכי הגל לעבור. זה עדיין נראה כמו סיב רגיל- במצב יחיד, אבל פועל כמראה סלקטיבית- זעירה באורך גל שיכולה לשמש לסינון אופטי בתקשורת ולהמרת מתח/טמפרטורה לשינויי אורך גל בחישה.

קונספט בסיסי של FBG Fiber Bragg Grating

Fibre Bragg Grating הוא בעצם אפנון מקדם שבירה תקופתי שנכתב לאורך ליבת הסיבים, בדרך כלל באמצעות לייזר UV ומסיכת פאזה. כאשר אור פס רחב עובר דרכו, רק אורכי גל העונים על תנאי הסורג משתקפים בחוזקה, כך שניתן להתייחס אל אורך הגל המרכזי המוחזר כאל "תווית" קריא לתקשורת או חישה.

עקרון הפעולה (מצב בראג ואורך גל השתקפות)

ההתנהגות של סריג סיבים אופטיים עוקבת אחר מצב ה-Bragg λ_B=2 n_eff Λ, כאשר λ_B הוא אורך הגל המשתקף, n_eff מקדם השבירה האפקטיבי ו-Λ תקופת הסורג. המתח החיצוני והטמפרטורה משתנים מעט n_eff ו-Λ, וגורמים לתזוזות זעירות אך ניתנות למדידה ב-λ_B, שהוא הבסיס הפיזי של חישת סיבים אופטיים.

קשר והבדלים עם סיב אופטי רגיל

סריג סיבים אופטיים הוא לא חומר חדש אלא שינוי מבני מקומי על סיבים סטנדרטיים: אותו זכוכית וקוטר, כאשר רק כמה מילימטרים עד סנטימטרים של הליבה מאופנים מעת לעת. סיבים רגילים מספקים בעיקר שידור-אובדן נמוך, בעוד שקטע Fibre Bragg Grating הופך להתקן אופטי רפלקטיבי צר פס-אלמנט החישה האמיתי- המחובר על ידי שאר הסיבים כנתיב השידור.

סוגים נפוצים של FBG Fiber Bragg Grating

סוגי FBG Fibre Bragg Gratings הנפוצים כוללים סורגים אחידים (תקופה קבועה, שיא השתקפות צר בודד), רשתות ציוצים (תקופה משתנה, השתקפות פס רחב לפיזור או תגובה רחבה-) ומערכי סריג (סרגים מרובים עם אורכי גל מרכזיים שונים בסיב אחד) עבור{2}רב נקודות{1} מרובות גל.

פרמטרי ביצועים מרכזיים של FBG Fiber Bragg Grating

פרמטרים מרכזיים של סריג סיבים אופטיים הם אורך גל השתקפות, רוחב פס, רפלקטיביות ורגישות. בחישה, חשוב לנו בעיקר כיצד ניתן לאתר את אורך הגל במדויק (רוחב פס צר, רפלקטיביות טובה) ועד כמה הוא מגיב למתח ולטמפרטורה, יחד עם יציבות-לטווח ארוך והתנגדות לעייפות, שקובעים אם המכשיר מתאים לשימוש הנדסי אמיתי.

למה משמש רשת FBG Fiber Bragg? – יישומים אופייניים מתקשורת ועד חישה

התכונה הגדולה ביותר של סריג סיבים אופטיים היא שזה גםמסנן אופטיוכן אאלמנט חישה. כל עוד אנו עושים שימוש בשני מאפייני המפתח שלו-הוא משקף רק אורך גל מסוים, ואורך הגל הזה נסחף כאשר הסביבה משתנה-נוכל לעצב סוגים רבים של יישומים. הוא שימש לראשונה במערכות תקשורת אופטיות עבור סינון, חלוקת אורך גל ופיצוי פיזור; מאוחר יותר, המהנדסים הבינו עד כמה היא רגישה למתח ולטמפרטורה, והיא הפכה לטכנולוגיית חישה מרכזית בתעשיות ניטור בריאות מבני, חשמל, כבלים וצנרת.

FBG Fiber Bragg Grating בתקשורת: סינון, WDM ופיצוי פיזור

במערכות תקשורת אופטיות, סיב בודד נושא לעתים קרובות ערוצי אורך גל רבים בו-זמנית, כך שעלינו "לבחור" במדויק אורכי גל אחד או כמה או להתייחס לכמה אורכי גל בצורה שונה. בתור רפלקטור צר פס, Fibre Bragg Grating הוא אידיאלי כמסנן אופטי: אור פס רחב נכנס פנימה, רק פס קטן סביב אורך הגל של Bragg מוחזר והשאר עובר דרכו. על ידי שילוב של התקני סיב אופטיים מרובים עם אורכי גל מרכזיים שונים, נוכל להביןWDM/DEMUXולהפריד ערוצים לפי אורך גל; התקני סיב אופטיים מצייצים מספקים השתקפות פס רחב וניתן להשתמש בהם לפיצוי פיזור על פני קישורים ארוכים. בתקשורת, Fiber Bragg Grating מתנהג כמו רכיב אופטי פסיבי, בדומה למסננים, רשתות ומודולי WDM.

FBG Fiber Bragg גרטינג בחישה: מתח, טמפרטורה, לחץ ורטט

כאשר אנו מעבירים את המיקוד שלנו מ"סינון" ל"סחיפה באורך גל", FBG Fiber Bragg Grating הופך לחיישן דיוק גבוה-. מתח חיצוני (מתח/דחיסה) משנה את אורך הסיבים ואת מקדם השבירה, והטמפרטורה משפיעה גם על אורך הגל של Bragg באמצעות התפשטות תרמית והשפעות תרמו-אופטיות, כך שעל ידי מעקב אחר אורך הגל המוחזר בזמן אמת נוכל להסיק על מתח וטמפרטורה. עם עיצוב ואריזה מכאניים מתאימים, סורג סיבים אופטיים יכולים למדוד בעקיפין לחץ, עומס, תאוצה ורטט-לדוגמה, על ידי הצמדתו לקורות, לוחות, מוטות או מיסבים, או הטבעה באלמנטים אלסטיים, כך שעיוותים זעירים הופכים לשינויים באורך גל. בהשוואה לחיישנים חשמליים מסורתיים, חישת Fibre Bragg Grating מאפשר לכתוב סורגים רבים בסדרה על סיב אחד, מה שמאפשר מדידה מרובת -נקודות או מעין- מבוזרות לאורך קו.

FBG Fiber Bragg Grating בניטור בריאות מבני (SHM): גשרים, מנהרות, טורבינות רוח, מבנים

בניטור בריאות מבני, FBG Fiber Bragg Grating הפך למסלול טכני בוגר מאוד. יישומים טיפוסיים כוללים ניטור כוח כבלים של כבלים ומתלים של יציבות גשר (הצבת רשת סיבים אופטיים על הכבל, עוגן או תא עומס ייעודי כדי לעקוב אחר מתח הכבלים לאורך זמן), ניטור עיוות בטנה וניטור התכנסות במנהרות ובמבני מטרו (הצבת חיישני מתח סיבים אופטיים על בטנות או על להבי טבעות ורעידות לניטור להבי שומן ורעידות), הערכה ואזהרת תקלות, וניטור-מקוון ארוך טווח של כוחות ותזוזות באיברי מפתח, מפרקים וכבלים של בניינים-גבוהים, מסבכי חלל וקירות מסך מזכוכית. כאן, Fibre Bragg Grating בולט הודות לעמידותו בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, שידור -למרחקים, ריבוי נקודות- רב-נקודות והתאמתו להתקנה משובצת או נסתרת לטווח ארוך-.

FBG Fiber Bragg Grating ביישומי אנרגיה ותעשייתיים: חשמל, כבלים, צינורות

במגזרי האנרגיה והתעשייה, FBG Fibre Bragg Grating גם משחק תפקיד חשוב. במערכות חשמל ניתן להשתמש בו לניטור טמפרטורת מתפתל שנאים, ניטור טמפרטורת פסי רשת וניטור מצב ציוד GIS, להתגבר על מורכבות החיווט וביצועים ירודים נגד הפרעות- של צמדים תרמיים ו-RTD בסביבות-מתח גבוה. ביישומי כבלים, ניתן להטביע או לחבר רשת סיבים אופטיים בכבלי מתח גבוה-, כבלי כוח היברידיים- בסיבים וכבלים תת ימיים כדי לנטר את טמפרטורת הפעולה ומתח הכיפוף, ואפילו לאתר נקודות חמות לאורך המסלול. בתעשיות נפט וגז וכימיקלים, חיישני סיבים אופטיים יכולים להיות מחוברים או מוטמעים בצינורות-למרחקים ארוכים, מכלי לחץ ומיכלי אחסון כדי לנטר חריגות הקשורות ללחץ, מתח ודליפה-. מכיוון שהסיב אינו-מוליך, עמיד בפני קורוזיה-ומסוגל להעביר-למרחקים ארוכים, הוא מתאים באופן טבעי למתח- גבוה,-טמפרטורה גבוהה, EMI חזק וסביבות נפיצות.

חישת FBG Fiber Bragg Grating לעומת חישה חשמלית מסורתית

בהשוואה לחיישנים חשמליים מסורתיים כגון מדי מתח התנגדות, צמדים תרמיים ומתמרים מסוג מתח/זרם-, לחישת FBG Fibre Bragg Grating יש הבדל מרכזי אחד: הוא משתמש באורך גל במקום במתח או בהתנגדות כאות. היתרונות העיקריים שלו הם:

• אנטי--הפרעות חזקות – האות נישא על ידי אור בסיב אופטי וחסין בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, אידיאלי לסביבות-מתח גבוה וסביבות-EM חזקות;
• ריבוי נקודות-למרחק רב- – הרבה-חיישני סיבים אופטיים של סיבים אופטיים שונים יכולים להיות משולבים על סיב אחד ולשתף חוקר יחיד, נוח לניטור מרובה- נקודות למרחקים-;
• בטיחות ובידוד - הסיב עצמו אינו-מוליך ונטול ניצוצות-, מתאים לאטמוספרות נפיצות;
• יציבות-לטווח ארוך ועמידות סביבתית - עם אריזה מתאימה, Fibre Bragg Grating יכול לעבוד במשך שנים בסביבות לחות, קורוזיביות או קרינה.

כמובן, Fibre Bragg Grating אינו "מושלם מכל הבחינות": חיישנים בודדים בדרך כלל יקרים יותר ממדדי חשמל פשוטים, המערכת דורשת חוקר אופטי ייעודי, והתקנה או אריזה לקויה עלולה לפגוע בהעברת המתח ובדיוק. בפרויקטים רבים, הגישה הסבירה יותר היא להתייחס לסריג סיבים אופטיים כפתרון לניטור מהימנות- בינוני- עד -ארוך, מרובה-נקודות,-גבוהה, המשמש בשילוב עם חישה חשמלית מסורתית במקום לנסות להחליף הכל.

מכבלי תקשורת ועד כבלי חישה: איך FBG Fiber Bragg Grating קשור לכבלים אופטיים

הליבה, רשת סיבים אופטיים היא רק כמה סנטימטרים של סיב שונה-אבל כדי לעבוד בפרויקטים אמיתיים, זה חייב להיות מחובר על ידי עשרות או מאות מטרים של כבל אופטי ורשת אופטית. בקיצור: Fibre Bragg Grating כתוב על הסיב, נישא בכבל ופועל ברשת האופטית.

על איזה סיב כתוב FBG Fiber Bragg Grating?

רוב מכשירי ההתרברבות בסיבים אופטיים כתובים על סיב סטנדרטי- במצב יחיד (למשל G.652D, G.657 bend-לא רגיש) בגלל אובדן נמוך, עלות סבירה ותאימות טובה למערכות תקשורת. עבור עיקולים הדוקים יותר או ניתוב קיר פנים/מסך צפוף, עדיף סיבים לא רגישים לכיפוף; בסביבות קשות, ניתן להשתמש בסיבים מיוחדים, אבל ההיגיון הוא תמיד: בחר את הסיב המתאים לסביבה, ולאחר מכן כתוב את סיב האופטי להתרברב היכן שצריך.

כבל חישה לעומת כבל תקשורת

גם לכבלי חישה וגם לכבלי תקשורת יש סיבים, איברי חוזק ומעילים, אבל מתמקדים בדברים שונים. כבלי תקשורת מכוונים לאובדן נמוך וחוסן, מנסים לבודד את הסיב מהשפעה מכנית חיצונית. כבלי חישה לא רק צריכים לשרוד, אלא גם לאפשר לעיוות מבני לעבור ביעילות לרשת הסיבים האופטיים, כך שתכנונים עשויים להשתנות מבנה צינור -רופף, להוסיף נושאי מתכת/FRP או שכבות מליטה, ולפעמים לערבב "סיבי חישה" עם "סיבי תמסורת טהורים" בכבל אחד.

מה יש בשרשרת חישה שלמה FBG Fiber Bragg Grating?

שרשרת טיפוסית כוללת: (1) חיישני קצה- קדמיים עם סיב אופטי ארוז (מתח, טמפרטורה, כוח כבל וכו'); (2) כבלי שידור מהמבנה אל הזרם החלש- או חדר הציוד; (3) חוקר בתוספת תוכנה לדמודולציה, אחסון ואזעקות. במערכות גדולות יותר, מתווספים ביניהם מפצלים אופטיים, לוחות תיקון וסגירות חיבור -חומרת טלקום סטנדרטית-.

מדוע איכות הסיבים והכבלים חשובה ליציבות-לטווח ארוך

למרות ש"החלק החכם" של מערכת FBG Fiber Bragg Grating הוא החוקר והתוכנה, היציבות-לטווח ארוך תלויה בעיקר באיכות הסיבים והכבלים הבסיסיים. אם חוזק הסיבים, ביצועי הכיפוף המיקרו- או הזדקנות הציפוי גרועים, או אם לכבל יש התנגדות מתיחה/כיפוף/טמפרטורה חלשה, בעיות יופיעו מאוחר יותר כאובדן גבוה יותר וסחף מדידה. בחירת סיבים וכבלים אמינים, והתאמתם לסביבת הניתוב האמיתית (פנימי/חוץ, קרקע/קיר מסך/כבל וכו'), היא אפוא המפתח להשגת ניטור יציב לטווח ארוך-.

מהו ניטור כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating ואיזו בעיה הוא פותר?

ניטור כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating פירושו התקנת חיישני Fiber Bragg Grating על כבלים, מדידת מתח של כבל בזמן אמת והמרתו למתח כבל. הבעיה ההנדסית העיקרית שבה היא מטפלת היא: לא ניתן לבדוק את כוח הכבל על איברי המפתח רק פעם אחת במהלך הלחץ - הוא צריך להיות גלוי ומדויק לאורך כל חיי השירות, במיוחד עבור קירות מסך זכוכית הרגישים מאוד לעיוותים ותזוזה.

קירות מסך זכוכית נתמכים בכבלים- וכבלים לחוצים

בקירות מסך זכוכית-נתמכים בכבלים-נטו, כמה כבלי פלדה דחוסים "תולים" את לוחות הזכוכית מהמבנה הראשי. כבלים אלה גם נושאים עומס וגם שולטים ביציבות ובדפורמציה הכוללת. כדי לשמור על קו החזית והתזוזה בגבולות המשקל העצמי, הרוח והטמפרטורה, מופעל כוח התחלתי מוגדר במהלך ההתקנה, והאם כוח זה נשאר בטווח סביר בשירות הוא קריטי לבטיחות ולנוחות.

מדוע כוח כבל קיר מסך צריך ניטור-לטווח ארוך

כוח הכבל אינו קבוע. עם הזמן, הרפיית חומר, החלקת עוגן, שינויי טמפרטורה ועיוות מבני משני יגרמו לו להיסחף מהערך התכנון. רוח קיצונית, עומסי בנייה או נזק מקומי עלולים להוביל לכוח חריג בכבלים מסוימים. אם אתה מודד רק פעם אחת בהשלמה או בקבלה, קשה לזהות אובדן כוח או חוסר איזון בטווח בינוני- עד-ארוך, מה שעלול להופיע בסופו של דבר כסדיקה של זכוכית, נזק למפרקים או עיוות מוגזם-של-מישור של החזית.

שיטות בדיקת כוח כבלים מסורתיות ומגבלותיהן

השיטות המסורתיות כוללות את שיטת הרטט, כיפוף שלוש-נקודות (מד כוח קשת) ומד הידראולי. שיטת הרטט מסיקה כוח כבל מתדר טבעי, אך היא רגישה לתנאי גבול, טמפרטורה והפרעות. כיפוף שלוש-נקודות מסתמך על קשיחות גיאומטרית והטיה, עם דרישות שטח גבוהות והנחות קשיחות צירית/גבול לא ברורות. מדדים הידראוליים נוחים בזמן לחץ, אבל הם בעצם כלי בנייה ואינם יכולים להישאר על המבנה לניטור מקוון-לטווח ארוך. בסך הכל, שיטות אלה אינן מתאימות לפריסה קבועה, או שאינן אוטומטיות מספיק כדי לספק נתוני היסטוריית- זמן רציפים.

יתרונות ואתגרים של שימוש ב-FBG Fiber Bragg Grating לניטור כוח הכבלים

על ידי הרכבת חיישני FBG Fibre Bragg Grating על הכבל או על רכיבים בעלי קשר מכני ברור אליו, ניתן להמיר שינויים בכוח הכבל לשינויים באורך גל ולמדוד אותם בדיוק רב למרחקים ארוכים ובמספר נקודות. היתרונות כוללים חסינות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, ריבוי נקודות רבות על סיב אחד, ושילוב קל עם תשתית כבלים אופטיים וחדר ציוד קיים, אשר מתאימה לניתוב המורכב ולסביבה של קירות מסך. האתגרים טמונים בהבטחת צימוד מכני אמין מבלי לפגוע בכבל, תכנון אריזה עם רגישות מספקת אך שגיאה שנגרמה-של התקנה נמוכה ואיזון עלות ציוד/חוקר עם גודל הפרויקט.

דרישות הנדסיות מרכזיות למערכת ניטור כוח כבלים

מנקודת מבט הנדסית, מערכת ניטור כוח כבלים "טובה" צריכה: למדוד במדויק (דיוק וחזרתיות טובים), לראות את התמונה המלאה (ללכוד שינויים לאורך זמן), להחזיק מעמד לאורך זמן (יציב בחוץ), להפריע מעט (להיות כמה שיותר-לא פולשניות לכבל ולחזית), ולהיות ניתנת לתחזוקה (ניתן לבחון חיישנים/חלקים קדמיים-במקרה הצורך). ניטור כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating הוא אטרקטיבי מכיוון שעם מהדקים חיצוניים-מעוצבים היטב וכבלי חישה, הוא מציע פשרה מעשית בין הדרישות הללו.

חיישן כוח כבל FBG Fiber Bragg מותקן חיצונית: עיקרון ועיצוב מבני

הרעיון הוא פשוט: מהדק קטן מקובע על הכבל, ובתוך המהדק הזה יש חתיכת סיב קצרה עם רשת FBG Fiber Bragg. כאשר הכבל נטען, ההתארכות הזעירה שלו מועברת דרך המהדק אל סריג הסיבים האופטיים, מה שגורם לשינוי באורך הגל המוחזר. החוקר קורא את שינוי אורך הגל הזה וממיר אותו לכוח כבל. אין צורך לחתוך, לקדוח או לרתך את הכבל עצמו.

עקרון מדידה מבוסס-מתקן

הגישה המבוססת על -מתקן משתמשת במהדק מתכת או סגסוגת שתוכנן במיוחד המותקן על הכבל כך שהוא מתעוות יחד עם הכבל. רשת FBG Fiber Bragg מחוברת במיקום הרגיש-למתח של מהדק זה. כאשר כוח הכבל משתנה, המהדק נמתח או דחוס; רשת הסיבים האופטיים הרגישים ביותר למתח "מתעד" את העיוות הזה כשינוי באורך גל, ובכך מאפשר מדידה עקיפה של כוח הכבל.

מאפיינים מבניים של חיישני כוח של כבל גרטינג ב-FBG Fiber Bragg-

חיישן טיפוסי המותקן חיצונית (מהדק-על) מורכב משלושה חלקים: גוף המהדק במגע עם הכבל, אלמנט נושא עומס אלסטי- פנימי וסיב ה-FBG Fibre Bragg Grating מחובר או מרותך אליו. היחידה כולה עשויה מהדק או קולר מפוצל שניתן לפתוח ולהציב סביב הכבל, ולאחר מכן לנעול עם ברגים או תפסים-אין צורך לחתוך את הכבל או לפרק עוגנים. מטרת התכנון העיקרית היא להדק בחוזקה מבלי לשנות באופן משמעותי את מצב הכוח המקורי של הכבל.

גורמים מרכזיים המשפיעים על דיוק המדידה: רגישות, שגיאת התקנה, העברת מתח

מבלי להעמיק בנוסחאות, שלוש נקודות חשובות ביותר:

רגישות – שינויים בכוח הכבל חייבים להיות "מועצמים" מספיק כדי שה-Fibre Bragg Grating יזהה בבירור;

העברת מתח - יש להעביר את העיוות האמיתי של הכבל בצורה מלאה ככל האפשר ל-FBG Fiber Bragg Grating;

שגיאת התקנה - יש למזער רפיון, החלקה או הידוק מוקדם-לא אחיד במהלך ההתקנה.

העיצוב המבני של חיישן המותקן חיצונית הוא בעצם איזון בין שלושת אלה, המבטיח שרשת הסיבים האופטיים "מרגישים" את כוח הכבל מבלי לפגוע בכבל או ליצור ריכוזי מתח נוספים.

יתרונות התקנה חיצונית לבניית קיר מסך ותחזוקה

בהשוואה לפתרונות משובצים או חיתוך/חריץ/ריתוך ישירות על הכבל, חיישן כוח הכבל FBG Fibre Bragg Grating בעל שלושה יתרונות עיקריים: לא-הרסני, קל להתקנה וניתן להחלפה. הוא מתנהג כמו אביזר תוספת-: ניתן להתקין אותו בשלבים מאוחרים יותר של בניית קיר מסך או אפילו במהלך הפעולה; כאשר יש צורך בבדיקה או כיול מחדש, ניתן להסיר את החיישן ולהחליף אותו מבלי לגעת בכבל עצמו. זה ממזער את ההשפעה על בניית החזית ומונע שינויים "קשים" במערכת כוח הכבלים המקורית, ועומד טוב יותר בדרישות מעשיות לבטיחות ולתחזוקה.

מקרה מבחן: חיישני כוח כבל FBG Fiber Bragg מותקנת חיצונית על קירות מסך מזכוכית

במאמר מקרה נפרד, אנו משתמשים בפרויקט קיר מסך זכוכית כרכב כדי למיין באופן שיטתי את היישום ההנדסי של חיישני כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating המורכבים חיצונית. המאמר סוקר תחילה את הפיתוח של קירות מסך נתמכים בכבלים-והמגבלות של שיטות מדידת כוח כבלים מסורתיות, ולאחר מכן משווה את היתרונות והחסרונות של אסטרטגיות פריסה שונות של סיבים אופטיים להתגאות, שהוצעו על ידי Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao ו-Tang Jun. בהתבסס על פרויקט אמיתי, הוא ממשיך ומציג סכימת חיישן רגישות חיצונית{3} של כבלים{4} חיצונית באמצעות Figgber. עקרון הגריל, ומאמת את דיוק, יציבות ויכולת הבנייה שלו באמצעות נתוני כוח הכבלים שנאספו בשלב הבנייה. מחקר המקרה מראה בבירור כי מבלי לפגוע בכבלים או לשנות מהותית את מבנה החזית המקורי, חיישני Fibre Bragg Grating המורכבים חיצונית יכולים לשמש פתרון-בדיוק גבוה וניתן לתחזוקה לניטור כוח הכבלים, ולספק נתיב הנדסי שניתן לשכפל עבור קירות מסך נתמכים בכבלים ומבני כבלים דומים.

עבודה עם יצרני כבלים / שילובי מערכות: מחישת FBG Fiber Bragg Grating ועד לפתרונות מלאים

אילו מוצרי סיבים וכבלים דרושים?

מערכת מעשית לניטור כוח של כבלים בסיבים אופטיים, מצריכה בעיקר שלושה דברים: (1) חישה של סיב עם Fibre Bragg Grating, (2) כבלים אופטיים חישה/מזינה, (3) כבלי תקשורת סטנדרטיים וחוטי תיקון לתוך המתלה. המהדק-על החיישן משתמש בסיב חישה קצר או בכבל מיוחד קטן, מסלולי בנייה משתמשים בכבלים פנימיים/חיצוניים, ובארון הכל מוגמר עם תיקון סטנדרטי. עבור ספקי כבלים, זה בעצם ארגון מחדש של מוצרים קיימים לאורך "קישור חישה" במקום רק "קישור תקשורת".

מחזית וגג ועד לחדר נוכחי חלש-

בפרויקטים של קיר מסך, הנתיב האופטי עובר בדרך כלל מהחזית ומהגג, דרך נקודת הכניסה לבניין, במורד פירים אל החדר -הנוכחי החלש. בדרך כלל: כבל חיצוני-מדורג על חזית/גג → דרך תעלות או מגשים לתוך הבניין → מעבר לביתLSZH/כבל riserבמורד העלייה לחדר הציוד. יצרני כבלים אופטיים ומשלבי מערכות יכולים-לתכנן יחד את המסלול המלא הזה "מחיישן למתלה", תוך צמצום התיאום מאוחר יותר בין אזרחי, חזית ו-EP.

אינטגרציה עם בניית כבלים ומרכזי נתונים

חוקר הסיבים האופטיים מונח בחדר הזרם/הציוד החלש-, והנתונים שלו נכנסים לשרתי BMS, אבטחה או מרכז נתונים. שלב זה יכול לעשות שימוש חוזר בכבלים קיימים בסיבים, לוחות ODF/תיקון,תא מטען MPO/MTPומרכז נתוניםתשתית: נתוני ניטור נכנסים לרשת דרך אתרנט/שדה-בוס ואז מצטברים ומוצגים על גבי פלטפורמות-שכבה עליונה או בענן. אז ניטור Fiber Bragg Grating הופך לעוד מקור נתונים בפעילות הדיגיטלית של הבניין, לא למערכת-אי עצמאית.

תפקיד חברות סיבים וכבלים

חברות סיבים וכבלים אינן צריכות לבנות חוקרים או חיישנים של Fibre Bragg Grating בעצמן. תפקידי המפתח שלהם הם: אספקת הסיבים/הכבלים הנכונים לחישה ולתקשורת, ועבודה עם ספקים ואינטגרטורים של FBG Fiber Bragg Grating כדי לספק נתיב אופטי מקצה ל-מהמבנה למעמד. זה מאפשר להם לעבור ממכירת כבלים פשוטה להצעת תשתית אופטית לניטור בריאות מבני, מבנים חכמים ותשתיות חכמות.

שאלות נפוצות: שאלות נפוצות בנושא FBG Fiber Bragg Grating וניטור כוח הכבלים

מה ההבדל בין חיישני Fibre Bragg Grating לבין מדי מתח התנגדות רגילים?

חיישני FBG Fiber Bragg Grating משתמשים באורך גל כאות ומשדרים אותו בסיבים אופטיים, כך שהם חסינים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות ויכולים לעבוד על פני מרחקים ארוכים עם נקודות רבות על סיב אחד. מדי מתח של התנגדות משתמשים בשינוי התנגדות, החיווט קצר יותר וזול יותר לכל נקודה, אבל יכולת-הפרעות ומדרגיות לניטור-למרחקים ארוכים ורב-נקודות חלשות יותר.

כמה חיישני FBG Fiber Bragg Grating אפשר לכתוב על סיב אחד? האם הם יפריעו אחד לשני?

סיב בודד יכול לשאת עשרות חיישני Fibre Bragg Grating בסדרות, כל עוד לכל אחד יש אורך גל מרכזי שונה והספקטרים ​​אינם חופפים. החוקר מפריד ביניהם לפי אורך גל, כך שתחת תכנון אורך גל נכון הם לא יפריעו זה לזה.

איזה ציוד כוללת מערכת לניטור כוח כבלים טיפוסית של Fiber Bragg Grating?

בדרך כלל אתה צריך:

חיישני כוח כבל סיבים בראג גרינג (הידוק-על או צורות אחרות),

כבלים אופטיים וחוטי תיקון מהחיישן לחדר הציוד,

חוקר סיבים אופטיים מתרברב,

רכישת נתונים / תוכנה (PC, BMS, SCADA או פלטפורמת ענן) לתצוגה, אחסון ואזעקות.

אם לפרויקט קיר מסך יש כבר כבלים אופטיים לתקשורת, האם עדיין יש צורך בכבל חישה נפרד של FBG Fiber Bragg Grating?

מבחינה טכנית, אותות סריג סיבים אופטיים יכולים לפעול על סיבים פנויים של מצב יחיד- בכבלי תקשורת קיימים. האם לעשות בהם שימוש חוזר או להניח כבל חישה נפרד תלוי בניתוב, זמינות סיבים פנויים ובידוד: לניטור קריטי, בעלים רבים מעדיפים נתיב סיבים ייעודי לבהירות ואמינות.

כיצד משתווה העלות של ניטור כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating לשיטות מסורתיות?

עבור בדיקה- חד פעמית, כלים מסורתיים (שיטת רטט, מד הידראולי וכו') בדרך כלל זולים יותר. אבל עבור-ניטור מקוון רב-לטווח ארוך, סיב אופטי-למרות שהוא זקוק לחוקר והשקעה ראשונית גבוהה יותר-יכול להפחית-עבודה באתר ובדיקות חוזרות ונשנות, ולעתים קרובות הופך להיות יעיל יותר-בכל מחזור החיים.

מהם חיי השירות של חיישני FBG Fiber Bragg Grating? האם תחזוקה/החלפה קלה?

הסורג עצמו כתוב בסיבי זכוכית ויכול להחזיק שנים רבות; החיים בפועל מוגבלים בעיקר על ידי אריזה וסביבת התקנה (קורוזיה, איטום, נזק מכני). חיישני כוח כבל Fibre Bragg Grating המורכבים חיצונית מתוכננים להיות ניתנים להסרה ולהחלפה, כך שאם אחד נכשל, ניתן להחליף אותו מבלי לגעת בגוף הכבל.

אילו דרישות קיימות עבור מיקום ההתקנה והביצוע של חיישני כוח כבל FBG Fiber Bragg Grating?

יש להתקין חיישנים על מקטעי כבלים מייצגים, ישרים ונגישים, הרחק מעוגנים ומחיבורים מורכבים במידת האפשר. במהלך ההתקנה, יש להדק את המהדק באופן שווה, להימנע מהחלקה או פגיעה בכבל, ואין לכופף את הסיב בחדות; לאחר ההתקנה, מומלץ לבצע מספר קריאות או בדיקת עומס קטנה כדי לאשר ערכים יציבים שניתן לחזור עליהם.