Glasfaser-Bragg-Sensoren, die für eine Tiefe von 50 Metern unter Wasser geeignet sind.
In einer Wassertiefe von 50\text{ m} kann der hydrostatische Druck, dem ein Sensor standhalten muss, mit der folgenden physikalischen Formel berechnet werden:
P = \rho g h \approx 1000\text{ kg/m}^3 \times 9.8\text{ m/s}^2 \times 50\text{ m} \approx 0.49\text{ MPa}
Das bedeutet, dass der Sensor langfristig einem Außendruck von etwa 0.5\text{ MPa} (ca. 5\text{ bar} ) standhalten muss. Die Kerntechnischen Herausforderungen für FBG-Dehnungssensoren in Unterwasser- und Hochdruckumgebungen umfassen:
- Langfristige Dichtigkeit und Zuverlässigkeit:
Bei herkömmlichen klebstoffgebundenen oder nicht luftdichten FBG-Sensoren kann Wasser unter langfristigem hohem Unterwasserdruck leicht eindringen, was zu Feuchtigkeit an der Faser, Abbau der Klebstoffschicht und Signal-Drift führt. Daher müssen physikalische Barrieren für die Dichtigkeit eingesetzt werden. - Spannungsübertragung und Druckbeständigkeitsgleichgewicht:
Das Gehäuse des Sensors muss die axiale Elastizität beibehalten, um die axiale Dehnung der Struktur genau auf das interne FBG zu übertragen, während es gleichzeitig dem radialen hydrostatischen Druck widersteht. - Korrosionsbeständigkeit:
Unterwasserumgebungen (insbesondere Meerwasser oder mit Chemikalien kontaminiertes Wasser) erfordern Gehäusematerialien mit extremer Korrosionsbeständigkeit, typischerweise Edelstahl (wie 316L) oder spezielle elastische Legierungen.
Die Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Dehnungssensor-Produktlinie von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) bietet mehrere Produkte, die die Anforderungen für die Dehnungsmessung in einer Wassertiefe von 50\text{ m} effektiv erfüllen:
1. OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor
- Technologieprinzip:
Dieses Produkt verwendet ein nahtloses elastisches Legierungsrohr für die Verkapselung. Das Metallmaterial bietet einen natürlichen luftdichten Schutz, der Wassermoleküle und hohen hydrostatischen Druck (weit über 0.5\text{ MPa} ) vollständig abschirmen kann, wodurch sichergestellt wird, dass der interne FBG in einer trockenen und ohne seitlichen Druck stehenden Umgebung verbleibt. - Hauptparameter:
Standardaußendurchmesser \le 1.1\text{ mm} , Messbereich der Dehnung \ge 6000\ \mu\varepsilon . Ausgestattet mit FC/APC-Anschlüssen, ideal für Oberflächenmontage und Einbettung in engen Räumen oder wo eine hochsensitive Übertragung erforderlich ist.
2. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)
- Technologieprinzip:
Verwendet Polymer für die Einkapselung des FBG, mit einer zusätzlichen nahtlosen Stahlrohrschutzschicht außerhalb der Polymers. Diese mehrschichtige Verbundstruktur verbessert die mechanische Festigkeit und die wasser- und feuchtigkeitsbeständigen Eigenschaften erheblich und kann dem Unterwasser-hydrostatischen Druck wirksam widerstehen und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern. - Hauptparameter:
Außendurchmesser mit nahtloser Stahlrohrschutzschicht \le 1.2\text{ mm} , die Länge jedes Messabschnitts kann im Bereich von 10\text{ cm} bis 1\text{ m} angepasst werden.
3. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (1.5mm/2.3mm diameter)
- Technologieprinzip:
Ähnlich wie das 1,2mm-Modell, jedoch mit einer dickeren Außenwand. Ein dickeres nahtloses Edelstahlrohr wird sekundär verschachtelt, um eine höhere Beständigkeit gegen Druck, Zug, Infiltration und physische Beschädigung zu bieten. Dies eignet sich besser für die langfristige Dehnungsmessung in komplexen unterirdischen Wasserbauwerken (wie Dämmen, Unterwasserpfählen). - Hauptparameter:
Außendurchmesser mit nahtloser Stahlrohrschutzschicht \le 2.3\text{ mm} , Standard-Dehnungsbereich \ge 6000\ \mu\varepsilon .
Empfehlungen für Installation und Einsatz
Bei der Installation von Dehnungssensoren in 50\text{ m} Wassertiefe sind neben der Wasserdichtigkeit und dem Druckbeständigkeit des Sensors selbst auch die Abdichtung des Übertragungskabels und der Wasserschutz der Steckverbinder entscheidend für den Erfolg des Systems. Es wird empfohlen:
- Verwenden Sie Übertragungsfaserkabel mit Metallarmierung oder nahtloser Stahlrohrschutzhülle, um eine Beschädigung durch seitlichen Druck unter Wasser zu verhindern.
- Nach dem Schweißen oder Fixieren des Sensors unter Wasser sollten freiliegende Steckverbinder und Ausleitungsenden mit sekundärer Vulkanisierung von Gummi oder Hochdruck-wasserdichten Vergussmassen (wie Polyurethankleber) abgedichtet werden, um die langfristige Stabilität der gesamten Messkette zu gewährleisten.
Hallo! Für Ihren Anwendungsfall der Messung von Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Dehnungen in einer Wassertiefe von 50\text{ m} (ungefähr 0.5\text{ MPa} hydrostatischer Druck) verfügt OFSCN® über mehrere Ausführungen gegen Auslaufen und für hohen Druck.
Um Ihnen bei der Auswahl des am besten geeigneten Modells und Installationszubehörs aus unserer Serie von Ummantelungen für legierte Rohre und Verbundwerkstoff-nahtlosen Stahlrohrschutz zu helfen, benötigen wir folgende 1 bis 2 kritischste technische Informationen über Ihre Betriebsbedingungen:
- Installationsgegenstand und -methode: Aus welchem Material besteht Ihr zu messendes Bauwerk (z. B. Stahlkonstruktion, Beton, Rohrleitung oder Damm etc.)? Benötigt der Sensor eine Oberflächenmontage (z. B. durch Kleben, Punktverschweißung oder Befestigung mit einer Klemme) oder soll er direkt in das Bauwerk/Medium eingebettet werden?
- Temperaturkompensationsbedarf: Wie sind die Wassertemperaturschwankungen an der Messstelle? Da FBG gleichzeitig auf Dehnung und Temperatur reagiert, benötigen Sie eine von OFSCN® in die Sensorstruktur integrierte Temperaturkompensationsgitter oder eine zusätzliche dedizierte FBG-Temperatursensorinstallation für eine hochpräzise Temperaturkompensation?
Wir freuen uns auf Ihre Rückmeldung und werden auf Basis Ihrer spezifischen Einsatzumgebung die beste Lösung anbieten!