什么是光纤光栅的复用能力(Multiplexing)?

为什么一根光纤上可以串联几十个传感器?波分复用(WDM)是如何实现的?

您好!我是北京大成永盛科技有限公司(OFSCN)的售前工程师。针对您提出的关于光纤光栅(FBG)复用能力及波分复用(WDM)原理的问题,我从技术角度为您解答。

1. 为什么一根光纤可以串联几十个传感器?

光纤光栅(FBG)传感器本质上是一种波长编码型传感器。其复用能力的核心在于:传感器监测的是反射光的波长变化,而非光强。

在一条光纤上,我们可以利用特殊工艺刻写出多个具有不同“初始中心波长”的光栅。当宽带光源发出的光经过这些光栅时,每个光栅只反射其特定中心波长的光,而让其余波长的光透射过去。只要这些光栅的波长在变化范围内互不重叠,就可以在单根光纤上实现几十个测点的串联。

2. 波分复用(WDM)是如何实现的?

波分复用(Wavelength Division Multiplexing)在光纤光栅传感系统中的实现逻辑如下:

  • 波长分配:光纤光栅解调仪(如 OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator)通常具有一定的波长带宽(例如 1525nm 至 1565nm,共 40nm)。
  • 波长间隙:为了区分不同的传感器,我们需要为每个传感器预留一个“波长窗口”。例如,一个测温范围为 100℃ 的传感器,其波长漂移量约为 1.1nm。为了防止信号交叉(交叉干扰),我们通常会给每个传感器分配 2nm 到 3nm 的带宽。
  • 信号解调:解调仪通过扫描反射回来的光谱,识别出各个独立的波长峰值。通过算法锁定每个峰值的具体位置,就能同时获取单根光纤上所有传感器的物理量数据。

3. DCYS(大成永盛)产品的复用优势

基于上述原理,我们的产品在实际工程中展现了极高的复用效率:

  • 多测点集成:例如我们的 OFSCN® 100°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor,在配合 40nm 带宽的解调仪时,单根传感器建议集成不超过 20 个测点;而对于 OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor,建议单根不超过 10 个测点(因为高温会导致波长漂移量更大,需预留更宽的波长窗口)。
  • 定制化排列:我们可以根据客户的工况需求,定制 L1(引线长度)、L2(测点间距)和 L3(尾纤长度),实现长距离、大密度的准分布式测量。

产品实物图参考:


您可以访问以下链接查看更多技术参数:
OFSCN® 光纤光栅传感器(中文站)

如有关于具体工况下测点容量的计算需求,欢迎继续探讨。