Hysterese in FBG-Sensoren

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Ist die Wellenlänge bei gleicher Temperatur während der Heiz- und Kühlzyklen konstant?

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Ja, idealerweise sollte die Wellenlänge eines FBG-Sensors bei gleicher Temperatur während sowohl des Aufheiz- als auch des Abkühlzyklus konstant sein. In praktischen Anwendungen kann jedoch ein Phänomen namens Hysterese beobachtet werden.

Erklärung der Hysterese bei FBG-Sensoren:
Die Hysterese bei FBG-Temperatursensoren entsteht hauptsächlich durch die Verpackungsmaterialien und deren Wechselwirkung mit der optischen Faser, insbesondere wenn Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Faser und Verpackung bestehen. Wenn der Sensor erhitzt und dann abgekühlt wird, kehrt die Spannungsverteilung innerhalb der Verpackung und auf der Faser bei einer gegebenen Temperatur möglicherweise nicht exakt in ihren ursprünglichen Zustand zurück, was zu einer geringfügigen Abweichung der gemessenen Bragg-Wellenlänge führt.

Faktoren, die zur Hysterese beitragen können:

  • Verpackungsmaterial: Nichtmetallische oder Verbundwerkstoff-Verpackungsmaterialien, insbesondere solche, die Klebstoffe verwenden, können aufgrund von Kriechen, Relaxation oder ungleichmäßiger Wärmeausdehnung/-kontraktion mehr Hysterese verursachen.
  • Verpackungsdesign: Schlecht konzipierte Verpackungen, die während Temperaturänderungen ungleichmäßige Spannungen auf die Faser ausüben, können die Hysterese verschlimmern.
  • Temperaturbereich und -rate: Extreme Temperaturänderungen oder schnelles Zyklieren können Hystereseeffekte manchmal hervorheben.

OFSCN®-Lösung:
Um die Hysterese zu minimieren und eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu gewährleisten, verwenden OFSCN®-Temperatursensoren, insbesondere solche für industrielle Anwendungen und Hochtemperaturanwendungen, eine nahtlose Stahlrohrverpackung aus Vollmetall. Dieses Design bietet einen hervorragenden mechanischen Schutz und gewährleistet eine konsistentere Wärmeübertragung und Spannungsverteilung, wodurch die Hysterese erheblich reduziert wird.

Hier sind einige OFSCN®-Temperatursensorprodukte, die eine hohe Stabilität und minimale Hysterese aufweisen:

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OFSCN® 100°C Fiber Bragg Grating Temperatursensor

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* Bilder:
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* https://www.ofscn.net/images/51/190221-768/BNCG-MX-51-FC-02.jpg

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OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperatursensor

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OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Temperatursensor

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* Bilder:
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Für kritische Anwendungen, die hohe Präzision und Langzeitstabilität erfordern, ist die Auswahl von FBG-Sensoren mit robusten Gehäusen mit geringer Hysterese unerlässlich.