Bu makale, fiber Bragg gratinglerinin temel prensiplerini anlamak için gereken dalga yansıması ve girişimi (girişim) bilgilerini açıklar. DCYS tarafından üretilen OFSCN® kapiler dikişsiz çelik boru FBG sensörleri hakkında önleyici bir eğitim makalesi olarak hizmet vermektedir.
Fiber Bragg Gratings (FBG’ler) davranışlarını ve endüstriyel düzeyde sensörler olarak performanslarını analiz etmek için temel dalga mekaniklerini — özellikle yansıma ve girişim olgularını — anlamak kritik öneme sahiptir.
Fiber Bragg Grating, yayılma ekseni boyunca fiber çekirdeğinin kırılma indisinin periyodik bir modülasyonudur. Geniş bantlı bir optik spektrum tek modlu fiber çekirdeğine beslendiğinde, bu periyodik yapıyla karşılaşır.
İndeks modüleli mikro-yapının her sınırında, ileri doğru yayılan ışık dalgasının küçük bir kısmı Fresnel yansımasına uğrar. Bu süreç, birden çok, eşit aralıklı sınırda zayıf yansıma olarak matematiksel olarak analiz edilebilir.
Birden çok geri yansıyan zayıf dalgalar ters yönde yayılır. Dalga boylarının büyük çoğunluğu için, bu yansıyan dalgalar faz dışındadır ve yıkıcı girişime uğrayarak grating boyunca iletilmeye devam eder.
Ancak, belirli bir dalga boyunda — bitişik grating periyotlarından gelen yansımalar arasındaki faz farkının 2\pi 'nin tam katı olduğu yerde — yansıyan dalgalar yapıcı girişime (faz eşleşmesi) uğrar. Bu benzersiz spektral bileşen, kaynağa geri doğru güçlü bir şekilde yansıyarak dar bantlı bir yansıma zirvesi oluşturur.
Bu ilişki, klasik Bragg Koşulu tarafından yönetilir:
Burada:
Grating’in fiziksel aralığını ( \Lambda ) veya çekirdeğin kırılma indisini ( n_{\text{eff}} ) değiştiren herhangi bir harici fiziksel alan, yansıyan Bragg dalga boyunda ( \Delta\lambda_B ) bir kaymaya neden olacaktır.
Yüksek hassasiyetli bir sorgulayıcı (interrogator) kullanılarak dalga boyu kayması ( \Delta\lambda_B ) izlenerek, çevrenin hassas sıcaklık veya gerinim durumu nicel olarak belirlenebilir.
Temel optik fizik tüm FBG’ler için tutarlı olsa da, OFSCN® Poliüretan Fiber Bragg Gratings / FBG Dizileri (Çıplak) gibi çıplak optik fiber gratings son derece kırılgandır. Zorlu endüstriyel veya yapısal sağlık izleme (SHM) ortamlarında, çıplak fiberler mikro-eğilme, kimyasal bozunma ve mekanik arızalara karşı hassastır.
Bu zorlukları ele almak için özel kapsülleme teknolojileri kullanılır. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (DCYS), ana FBG sensör serisi için özel bir kapiler dikişsiz çelik boru paketleme teknolojisi kullanır. Bu paketleme, dahili FBG’yi harici makaslama kuvvetlerinden, nemden ve mekanik hasardan korurken, hızlı termal iletkenliği ve doğru gerinim aktarımını sürdürür.
OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Sıcaklık Sensörü
Tek katmanlı dikişsiz çelik boru paketleme ile tasarlanmıştır. Varsayılan dış çapı 0.9\text{ mm} 'dir ( 0.5\text{ mm} 'ye kadar özelleştirilebilir) ve -200\text{°C} ila 300\text{°C} arasındaki sıcaklık aralığında güvenilir bir şekilde çalışır.
OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Sıcaklık Sensörü
Standart 0.9\text{ mm} dış çapa sahip, sağlam tek katmanlı dikişsiz çelik boru teknolojisini (çok katmanlı iç içe geçmiş yapılara özelleştirilebilir) kullanır ve -200\text{°C} ila 500\text{°C} arasındaki ortamlar için derecelendirilmiştir.
OFSCN® 800°C Fiber Bragg Grating Sıcaklık Sensörü
800\text{°C} 'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen dikişsiz paslanmaz çelik boru kapsüllemeli, aşırı yüksek sıcaklık izleme için tasarlanmıştır.
Bu yansıyan dalga boyu kaymalarını gerçek zamanlı olarak ölçmek için FBG sensörleri, standart 10\text{ Hz} , 50\text{ Hz} veya 100\text{ Hz} örnekleme hızları ve yüksek çözünürlük ile çok kanallı dalga boyu analizi sağlayan OFSCN® Fiber Bragg Grating Sorgulayıcısı (Interrogator) gibi yüksek performanslı demodülasyon cihazlarıyla eşleştirilir.
