Продукт представляет собой датчик деформации на основе брэгговской решетки из оптоволокна (тензодатчик FBG), заключенный в высокоэластичную сплавную трубку, предназначенный для измерения деформации. В большинстве случаев это односекционная односторонне подключенная структура, но может быть изготовлена в виде многосекционной односторонне подключенной структуры. В редких случаях это может быть двусторонняя структура. Сенсор может быть выполнен по индивидуальному заказу как устойчивый к радиации датчик деформации на основе брэгговской решетки из оптоволокна или как высокотемпературный датчик деформации на основе брэгговской решетки из оптоволокна. Метод развертывания продукта зависит от вспомогательных креплений: его можно напрямую вставлять в испытываемый объект, устанавливать путем поверхностной сварки с соответствующими креплениями, прикручивать с помощью просверленных отверстий для фиксации, монтировать на клеевой поверхности, привязывать ремнями для фиксации или закреплять зажимами, среди различных методов установки. Этот продукт является базовой структурной единицей, которую можно откалибровать как датчик перемещения FBG или использовать как датчик напряжения FBG.
Это сопутствующая тема обсуждения к оригинальной записи по адресу https://www.ofscn.net/fbg-products/strain-sensor.html%EF%BC%89%EF%BC%8C%E9%87%87%E7%94%A8%E5%85%A8%E9%87%91%E5%B1%9E%E6%97%A0%E7%BC%9D%E7%AE%A1%E5%B0%81%E8%A3%85%EF%BC%8C%E6%B6%88%E9%99%A4%E4%BA%86%E4%B8%8E%E7%B2%98%E5%90%88%E5%89%82%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%9A%84%E8%A0%95%E5%8F%98%E9%97%AE%E9%A2%98%EF%BC%8C%E9%80%82%E7%94%A8%E4%BA%8E%E9%95%BF%E6%9C%9F%E9%AB%98%E6%B8%A9%E7%84%8A%E6%8E%A5%E5%BA%94%E7%94%A8%EF%BC%8C%E8%BF%99%E4%BA%9B%E5%BA%94%E7%94%A8%E9%9C%80%E8%A6%81%E5%8F%AF%E9%9D%A0%E7%9A%84%E5%BA%94%E5%8F%98%E4%BC%A0%E9%80%92%E3%80%82
Технический обзор волоконно-оптических датчиков деформации OFSCN® в сплавной оболочке
Инкапсуляция волоконного брэгговского решетки (FBG) в трубку из высокоэластичного сплава — это очень надежный инженерный подход, разработанный для преодоления классических ограничений полимерных или клеевых методов передачи деформации. В традиционных измерениях деформации органические клеи подвержены вязкоупругому ползучести, деградации под воздействием влаги и ограниченной термостойкости, что снижает точность долговременного мониторинга деформации.
Используя бесшовную металлическую или сплавную трубчатую упаковку, FBG механически соединяется непосредственно с металлической границей. Это обеспечивает:
- Исключение ползучести: Отсутствие органических клеев вдоль активной зоны измерения устраняет релаксацию и гистерезис, связанные с клеем.
- Надежная передача деформации: Механическая деформация линейно передается от целевой подложки (путем сварки, болтового соединения, зажима или встраивания) к внутреннему оптическому волокну.
- Высокая термостойкость и устойчивость к окружающей среде: Металлическая трубка защищает стеклянное кварцевое волокно от влаги, излучения и агрессивных сред, что делает ее идеальной для высокотемпературных и суровых промышленных применений.
Официальные спецификации и параметры продукта
Основной продукт, соответствующий этой технологии, — это волоконно-оптический датчик деформации OFSCN® в сплавной оболочке Fiber Bragg Grating. Ниже приведены стандартизированные технические параметры и варианты настройки:
1. Геометрические и оптические характеристики
- Внешний диаметр: Стандартный внешний диаметр составляет \le 1.1\text{ мм} , что обеспечивает ультратонкий профиль для минимального физического воздействия на основную конструкцию.
- Оптический разъем: Стандартный разъем — \text{FC/APC} . Возможна настройка других типов разъемов (таких как \text{ST} и полировка \text{PC} или \text{APC} ).
2. Метрики измерения
- Стандартный диапазон измерения деформации: \ge 6000\ \mu\epsilon
- Характеристика калибровки: Каждый датчик проходит тщательную заводскую калибровку по зависимости длины волны от деформации. Калибровка выполняется по линейному уравнению первого порядка, а коэффициент масштабирования указывается в единицах \mu\epsilon/\text{pm} .
- Настройка сегмента измерения:
- Стандартная конфигурация — датчик с односторонним подключением, односегментный.
- Возможна изготовление на заказ многосегментных массивов FBG. Для полного охвата диапазона деформации со стандартным интеррогатором с полосой пропускания 40\text{ нм} рекомендуется ограничивать массив \le 5 измерительными сегментами на оптическую линию, чтобы избежать спектрального наложения.
- Длины отдельных сегментов настраиваются, обычно в диапазоне от 10\text{ см} до 2\text{ м} (другие длины — по технической консультации).
3. Термостойкость
- Стандартная рабочая температура: -20\ ^\circ\text{C} до 55\ ^\circ\text{C}
- Настройка для высоких температур: Для работы в экстремальных промышленных условиях датчик может быть модернизирован с помощью специальных конфигураций для высоких температур, разделенных на три уровня:
- \le 100\ ^\circ\text{C}
- \le 200\ ^\circ\text{C}
- \le 300\ ^\circ\text{C}
- Температурная компенсация: Доступна по запросу, однако для оптимальной точности настоятельно рекомендуется использовать внешний, несвязанный FBG-датчик температуры вместе с датчиком деформации.
Преобразование механических напряжений
Поскольку датчик в сплавной оболочке ведет себя как высоколинейный тензодатчик, он также служит физической основой для измерения напряжений. Согласно закону Гука:
\sigma = E \times \epsilon
где \sigma — механическое напряжение, E — модуль Юнга целевого материала, а \epsilon — измеренная деформация.
Этот принцип преобразования непосредственно реализован в датчике напряжения OFSCN® Fiber Bragg Grating, который использует ту же структуру сплавной оболочки. Пользователь просто вводит модуль упругости целевого материала в интеррогатор FBG для получения прямых показаний напряжения.
Для более широкого выбора датчиков деформации вы можете обратиться по ссылке на продукцию датчиков деформации OFSCN® FBG.
Стандартные изображения продукта
Ниже приведены стандартные структурные и внешние профили для линейки датчиков в сплавной оболочке:
