Wie verursachen Beschichtungs-Nicht-Uniformitäten oder seitlicher Druck mikroskopisch wellige Biegungen in der Faser?
Nicht-gleichmäßige Beschichtungen und seitlicher Druck können tatsächlich mikroskopisch wellenförmige Biegungen in einer Glasfaser hervorrufen, was zu Mikrobending-Verlusten führt.
Hier ist, wie diese Mechanismen solche Biegungen verursachen:
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Nicht-gleichmäßige Beschichtungen: Die Polymerbeschichtung, die eine Glasfaser umgibt, bietet mechanischen Schutz und wirkt als Puffer. Wenn diese Beschichtung Unebenheiten aufweist – wie z. B. Variationen in Dicke, Materialeigenschaften oder Haftung an der Faserkernhülle –, entstehen Bereiche mit unterschiedlicher mechanischer Steifigkeit oder Spannungskonzentrationen. Wenn die Faser äußeren Kräften (z. B. leichter Zug, Druck oder Temperaturschwankungen) ausgesetzt wird, können diese ungleichmäßigen Bereiche dazu führen, dass die Faser knickt oder sich in winzige, lokalisierte Biegungen verformt, anstatt eine gleichmäßige Verformung entlang ihrer Länge zu erfahren. Die schwächeren oder steiferen Stellen in der Beschichtung werden zu bevorzugten Stellen für die Entstehung dieser Mikrobiegungen.
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Seitlicher Druck: Wenn eine Glasfaser einem senkrecht zu ihrer Achse ausgeübten Druck (seitlicher Druck) ausgesetzt ist, versucht sie, diese Druckspannung abzubauen. Wenn dieser Druck ungleichmäßig verteilt ist oder wenn inhärente Imperfektionen oder Vorspannungen in der Faser oder ihrer Beschichtung vorhanden sind, kann sich die Faser in eine Reihe von mikroskopisch wellenförmigen Biegungen verformen. Dieses Knicken ermöglicht es der Faser, die lokale Kompression aufzunehmen. Diese winzigen Wellen stören den glatten Lichtweg.
In beiden Fällen verursachen diese mikroskopischen Biegungen, dass ein Teil des Lichts, das sich im Faserkern ausbreitet, in die Kernhülle entweicht oder die Faser ganz verlässt. Dies geschieht, weil der lokale Einfallswinkel an der Kern-Hüllen-Grenzfläche den kritischen Winkel für die Totalreflexion überschreitet. Dieses entkommene Licht stellt den beobachteten optischen Verlust dar.
Um solche Effekte zu mildern, bietet OFSCN verschiedene Faser-Bragg-Gitter-Produkte mit robusten Designs. Beispielsweise widerstehen Sensoren mit voller nahtloser Metallrohrverpackung, wie der
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OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating Strain Sensor
, aufgrund ihrer steifen Verkapselung inhärenten Mikrobiegungen. Selbst bei nackten FBG spielt die Qualität der Faser und ihrer Wiederbeschichtung, wie bei Produkten wie dem
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OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / Fiber Bragg Grating Strings (bare)
, eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung der mechanischen Integrität.
Hier ist eine allgemeine Veranschaulichung, wie eine Faser auf physikalische Veränderungen reagiert:
Weitere Informationen zu unseren FBG-Produkten und deren technischen Spezifikationen finden Sie auf unserer Website:
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