Вопросы и ответы об оптических датчиках

     Оптические датчики, в частности датчики на основе волоконных брэгговских решёток (ВБР), особенно эффективны, если требуется установить много датчиков или если расстояния до датчиков и между ними велики. В определённых условиях такие датчики могут оказаться единственной альтернативой традиционным системам измерений.
     Например, в случае, когда расстояния подходят для применения классических тензодатчиков, но требуется более 30 датчиков, использование оптической технологии становится экономически выгоднее.
     ВБР-датчики являются оптимальным или даже единственно возможным решением в случаях:

• измерений на больших расстояниях (порядка 10 километров),
• работы в специфических условиях: сильные электромагнитные поля, интенсивные ЭМИ/РЧ-помехи, риск взрыва, криогенные среды.

     Основные преимущества ВБР-датчиков:

• безопасная работа во взрывоопасных средах;
• высокая мультиплексируемость (подключение множества датчиков разных типов к одному волокну);
• малые размеры и вес, удобные для труднодоступных мест;
• удалённое измерение (расстояния до 10 километров);
• отсутствие механических отказов, высокая усталостная прочность;
• абсолютные измерения без калибровки (Брэгговская длина волны не зависит от мощности источника). 

     Одно из преимуществ ВБР — возможность размещения нескольких датчиков в одном оптическом волокне. Условие: у датчиков должны быть разные Брэгговские длины волн.
     Важно избегать наложения спектров отражённых пиков. Количество датчиков также зависит от:

• мощности источника,
• потерь на изгибах, соединителях, сварках,
• коэффициента отражения решётки.

     Рекомендуемое значение — до 20 датчиков на одно волокно.

     Длина волны ВБР задаётся на этапе производства и может быть любой в диапазоне 1500–1600 нм. Все типы датчиков (деформация, температура, вибрация

и др.) могут быть изготовлены с любой длиной волны.
     Однако для удобства производства существуют стандартные значения. В одном волокне нельзя использовать два датчика с одинаковой длиной волны.
     Исключение: если они работают в разных оптических каналах интеррогатора. 

     Датчики могут крепиться разными способами:

• приклеивание,
• точечная сварка к металлическим конструкциям,
• заливка в бетон,
• интеграция в композитные материалы,
• крепление винтами.

     Реакция на изменение температуры происходит мгновенно и определяется только теплопроводностью материала.

     У оптического тензодатчика нет фиксированной базы, как у электрических тензорезисторов. Она зависит от конструкции сенсора.

• Для «голой» ВБР — база соответствует длине решётки (3-10 мм).
• Для упакованных сенсоров — указывается в техническом паспорте (от 0,4 мм до 5 м). 

     Влага может вызывать набухание материалов, что создаёт дополнительные силы на решётку и ухудшает стабильность измерений.

     Мы используем защитные короба, которые исключают влияние влажности.

     Это ограничение связано с акрилатным покрытием волокна, применяемым в сенсорах.

     Причины:

• устойчивость к молниям (пассивные сенсоры),
• высокая долговременная точность (спектральная опора),
• высокая усталостная прочность,
• возможность мультиплексирования (разные переменные в одном волокне),
• широкий диапазон длин волн (много датчиков в линии),
• меньше кабелей (несколько датчиков на одной линии).

     Для ВБР теоретического ограничения нет. Лимит задаётся интеррогатором. Максимальная частота опроса 2 000 Гц