Sensor de fibra óptica gratings sumergible en 50 m de agua
A una profundidad de 50\text{ m} bajo el agua, la presión hidrostática que debe soportar un sensor se puede calcular mediante la siguiente fórmula física:
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}
Esto significa que el sensor debe soportar una presión externa a largo plazo de aproximadamente 0.5\text{ MPa} (aproximadamente 5\text{ bar} ). Los desafíos técnicos clave que enfrentan los sensores de deformación de fibra de Bragg (FBG) en entornos subacuáticos de alta presión hidrostática incluyen:
- Fiabilidad del sellado a largo plazo: En sensores FBG con adhesivos comunes o encapsulados no herméticos, el agua puede penetrar fácilmente bajo alta presión hidrostática prolongada, lo que provoca que la fibra se humedezca, la degradación de la capa adhesiva y la deriva de la señal. Por lo tanto, se deben utilizar tecnologías de sellado duro basadas en barreras físicas.
- Transmisión de deformación y equilibrio de resistencia a la presión: La carcasa del sensor debe resistir la presión hidrostática radial y, al mismo tiempo, mantener una buena elasticidad axial para transmitir con precisión la deformación axial de la estructura a la red de Bragg de fibra interna.
- Resistencia a la corrosión: Los entornos subacuáticos (especialmente el agua de mar o cuerpos de agua que contienen sustancias químicas) exigen que los materiales de encapsulación tengan una excelente resistencia a la corrosión, y generalmente se utiliza acero inoxidable (como 316L) o aleaciones elásticas especiales.
La línea de productos de sensores de deformación de fibra de Bragg de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) incluye los siguientes productos que pueden satisfacer eficazmente las necesidades de medición de deformación a 50\text{ m} de profundidad bajo el agua:
1. OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor （Sensor de deformación de fibra de Bragg encapsulado en tubo de aleación）
- Principio técnico: Este producto utiliza un tubo elástico de aleación sin costuras integral para el encapsulado. El material metálico proporciona protección hermética natural, que puede aislar completamente las moléculas de agua y la alta presión hidrostática (muy superior a 0.5\text{ MPa} ), asegurando que la red de Bragg de fibra interna permanezca seca y libre de presión lateral.
- Parámetros principales: El diámetro exterior predeterminado del producto es \le 1.1\text{ mm} y el rango de deformación medible es \ge 6000\ \mu\varepsilon . Equipado con conectores FC/APC estándar, es extremadamente adecuado para aplicaciones de montaje superficial y empotradas en espacios reducidos o que requieren una conducción de alta sensibilidad.
2. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter) （Serie de protección de tubo de acero sin costuras encapsulado en polímero - diámetro delgado）
- Principio técnico: Utiliza material polimérico para encapsular la red de Bragg de fibra, y añade una capa protectora de tubo de acero sin costuras fuera de la capa polimérica. Esta estructura compuesta multicapa mejora en gran medida la resistencia mecánica y el rendimiento a prueba de agua y humedad, pudiendo resistir eficazmente la presión hidrostática bajo el agua y prevenir la infiltración de humedad.
- Parámetros principales: Con la adición de la capa protectora de tubo de acero sin costuras, el diámetro exterior es \le 1.2\text{ mm} , y la longitud de cada segmento de medición se puede personalizar entre 10\text{ cm} y 1\text{ m} .
3. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (1.5mm/2.3mm diameter) （Serie de protección de tubo de acero sin costuras encapsulado en polímero - versión reforzada）
- Principio técnico: El principio es el mismo que el de la versión delgada de 1.2 mm, pero con una pared exterior más gruesa. Utiliza un tubo de acero inoxidable sin costuras más grueso para un segundo anidamiento, lo que proporciona una mayor resistencia a la presión, a la tracción, a la infiltración y al daño físico. Es más adecuado para la monitorización de deformación a largo plazo en estructuras hidráulicas complejas al aire libre (como presas, pilotes submarinos).
- Parámetros principales: Con la adición de la capa protectora de tubo de acero sin costuras, el diámetro exterior es \le 2.3\text{ mm} , y el rango de deformación predeterminado es \ge 6000\ \mu\varepsilon .
Sugerencias de despliegue e instalación
Al instalar sensores de deformación a 50\text{ m} de profundidad bajo el agua, además de la propia impermeabilidad y resistencia a la presión del sensor, el sellado del cable de fibra óptica de transmisión y la protección impermeable de las juntas son también cruciales para el éxito del sistema. Se recomienda:
- Utilizar latiguillos de fibra óptica de transmisión con armadura metálica o protección de tubo de acero sin costuras para evitar daños por presión lateral bajo el agua.
- Una vez que el sensor esté soldado o fijado en su posición bajo el agua, se deben sellar las juntas expuestas y los extremos de salida con caucho vulcanizado secundario o adhesivo de encapsulación impermeable a alta presión (como adhesivo de poliuretano) para garantizar la estabilidad a largo plazo de toda la cadena de monitorización.
¡Hola! Para su condición de medición de deformación de fibra óptica Bragg (FBG) a una profundidad de 50\text{ m} bajo el agua (presión hidrostática de aproximadamente 0.5\text{ MPa}), Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) tiene múltiples soluciones de encapsulación a prueba de fugas y resistentes a alta presión.
Para ayudarle a seleccionar con mayor precisión el modelo y los accesorios de instalación más adecuados dentro de nuestra serie de encapsulación en tubos de aleación y protección de tuberías de acero compuestas sin costura, necesitamos consultarle la siguiente información técnica clave (1 o 2 puntos):
- Objeto y método de instalación: ¿De qué material está hecha la estructura que va a medir (por ejemplo, estructura de acero, hormigón, tubería o presa)? ¿Necesita el sensor ser montado en superficie (por ejemplo, mediante adhesivo, soldadura por puntos o fijación con abrazadera) o enterrado directamente dentro de la estructura/medio?
- Requisitos de compensación de temperatura: ¿Cómo varía la temperatura del agua en la ubicación del punto de medición? Dado que la FBG es sensible tanto a la deformación como a la temperatura, ¿necesita Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) incorporar una rejilla de compensación de temperatura dentro de la estructura del sensor o añadir un sensor de temperatura FBG dedicado para una calibración de compensación de temperatura de alta precisión?
¡Esperamos su respuesta para proporcionarle la mejor solución de soporte según su entorno de uso específico!