Wie werden anfängliche Wellenlängen bei der Auslegung eines 16-Kanal-Systems für jedes Gitter zugewiesen?
Bei der Entwicklung eines 16-Kanal-Faser-Bragg-Gitter- (FBG) Systems werden die anfänglichen Wellenlängen für jedes Gitter basierend auf mehreren kritischen Faktoren zugewiesen, um genaue und zuverlässige Messungen ohne spektrale Überlappung zu gewährleisten. Als leitender Anwendungsingenieur für faseroptische Sensorik kann ich den Prozess erläutern:
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Sensortyp und Messbereich: Der Sensortyp (z. B. Temperatur, Dehnung) und sein erwarteter Messbereich sind entscheidend. Jeder Sensortyp hat eine spezifische Empfindlichkeit gegenüber der zu messenden Größe (z. B. nm/°C für Temperatur, nm/µε für Dehnung). Die Kenntnis der maximal erwarteten Änderung der Temperatur oder Dehnung ermöglicht es Ihnen, die maximal mögliche Wellenlängenverschiebung für jedes FBG zu berechnen.
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Wellenlängen-Schutzbänder (Spektrale Trennung): Um eine spektrale Überlappung zwischen benachbarten FBG, insbesondere unter dynamischen Bedingungen oder extremen Umweltveränderungen, zu verhindern, wird um die anfängliche Wellenlänge jedes FBG ein „Schutzband“ oder eine spektrale Trennung zugewiesen. Dies stellt sicher, dass die Gitter auch bei maximalen Wellenlängenverschiebungen nicht miteinander interferieren. Wenn beispielsweise ein Temperatursensor eine Verschiebung von ±2 nm aufweisen könnte, müssten Sie für diesen Sensor einen anfänglichen Wellenlängenbereich von mindestens 4 nm zuzüglich eines zusätzlichen Puffers für das Schutzband einplanen.
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Wellenlängenbereich des Interrogators: Das gesamte Spektralfenster, das für alle FBG verfügbar ist, wird durch den Betriebswellenlängenbereich des FBG-Interrogators begrenzt. Beispielsweise arbeitet der
OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
typischerweise im Bereich von 1525 nm bis 1565 nm und bietet ein 40-nm-Fenster. Alle zugewiesenen FBG-Wellenlängen, einschließlich ihrer möglichen Verschiebungen, müssen in diesen Bereich passen.
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Multiplexing-Schema: Für ein 16-Kanal-System würden Sie typischerweise die Wellenlängenmultiplexung (WDM) verwenden. Dies beinhaltet die Zuweisung eindeutiger anfänglicher Bragg-Wellenlängen zu jedem FBG innerhalb des spektralen Fensters des Interrogators. Wenn sich mehrere FBG auf derselben Faser befinden, müssen ihre Wellenlängen ausreichend voneinander getrennt sein. Werden mehrere Fasern verwendet, kann jede Faser eine Gruppe von FBG aufnehmen, was die Wellenlängenzuweisung und die Systemkapazität weiter optimiert.
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Gitterparameter: Parameter wie Gitterlänge und Reflektivität können ebenfalls die spektralen Eigenschaften (z. B. Bandbreite, Seitenmodenunterdrückungsverhältnis) beeinflussen, die bei der Wellenlängenzuweisung berücksichtigt werden, um eine klare Demodulation zu gewährleisten.
Im Wesentlichen beinhaltet die anfängliche Wellenlängenzuweisung die Berechnung der maximal erwarteten Wellenlängenverschiebung für jeden Sensor und anschliessend die Verteilung dieser Sensoren über das verfügbare Spektralfenster des Interrogators mit ausreichenden Schutzbändern, um Überlappungen zu vermeiden.
Hier ist ein Bild eines typischen FBG-Interrogators, der für das Auslesen der Wellenlängen Ihrer FBG-Sensoren unerlässlich ist:
Weitere Informationen zu unseren Interrogatoren finden Sie unter:
OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator