Was sind die unterschiedlichen Anforderungen an einen Demodulator für die Messung von Brückenschwingungen im Vergleich zur Messung von Dammverformungen?
Im Faser-Bragg-Gitter-Sensorik-Engineering (FBG) fällt die „Messung von Brückenschwingungen“ typischerweise unter die dynamische Messung (Dynamic Measurement), während die „Messung von Dammverformungen“ typischerweise unter die statische/quasi-statische Messung (Static/Quasi-static Measurement) fällt. Die Kerntechnischen Anforderungen an FBG-Demodulatoren unterscheiden sich erheblich zwischen diesen beiden Anwendungsszenarien:
Eins: Vergleich der Kerntechnischen Anforderungen
| Bewertungsdimension | Messung von Brückenschwingungen (Dynamische Messung) | Messung von Dammverformungen (Statische/Quasi-statische Messung) |
|---|---|---|
| Hauptmessparameter | Dynamische Dehnung, Beschleunigung, Eigenschwingfrequenz und Modalformen der Struktur | Statische Dehnung, Strukturverschiebung, ungleichmäßige Setzung, Temperaturfeld |
| Datenabtastrate (Sampling Rate) | Hochfrequenzbedarf: Die Schwingfrequenz von Brückenstrukturen liegt im Allgemeinen zwischen einigen Hz und mehreren zehn Hz. Gemäß dem Nyquist-Abtasttheorem (f_s \ge 2 f_{\max}) muss die Abtastrate des Demodulators normalerweise \ge 50\ \text{Hz} , 100\ \text{Hz} oder sogar höher sein, um die Wellenform und die Frequenzbereichsmerkmale vollständig wiederzugeben. | Niedrige Frequenz/Regelmäßige Inspektion: Der Verformungsprozess von Dämmen ist extrem langsam (im Maßstab von Tagen, Monaten, Jahren). Die Abtastrate wird normalerweise auf 1\ \text{Hz} , 0.1\ \text{Hz} eingestellt oder es wird eine zyklische Erfassung zu bestimmten Zeiten durchgeführt, um redundante Daten zu vermeiden. |
| Wellenlängenauflösung und Messgenauigkeit | Eine Wellenlängenauflösung von 1\ \text{pm} wird üblicherweise verwendet, wobei der Schwerpunkt auf der dynamischen Reaktionsfähigkeit bei schnell wechselnden Signalen und dem transienten Signal-Rausch-Verhältnis liegt. | Erfordert extrem hohe absolute Wellenlängenpräzision und Auflösung (normalerweise 0.1\ \text{pm} bis 1\ \text{pm} ), um winzige Strukturkriechen und Mikrodehnungen zu erfassen. |
| Langzeitstabilität und Nullpunkt-Drift-Kontrolle | Die dynamische Messung kann durch Hochpassfilterung oder Frequenzbereichsanalyse zur Filterung von niederfrequenten Nullpunkt-Drifts verwendet werden. Die absolute Nullpunkt-Drift des Instruments selbst über mehrere Jahre ist relativ unempfindlich. | Extrem streng: Die Überwachungsdauer von Dämmen beträgt mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte. Es wird erwartet, dass der Demodulator eine interne Wellenlängenbasis-Kalibrierung (z. B. eine integrierte Gasabsorptionszelle/Standard-Wellenlängenreferenz) aufweist, um eine langfristige Nullpunkt-Driftfreiheit zu gewährleisten. |
| Kanalanzahl und räumliche Multiplexing-Skalierung | Messpunkte konzentrieren sich normalerweise auf kritische Belastungs- und Schwingungspositionen wie Hauptträger und Schrägseile. Die Kanalanzahl beträgt üblicherweise 4, 8 oder 16 Kanäle. | Dämme sind voluminös, mit dichten Messpunkten und großen räumlichen Abständen. Typischerweise werden 16, 32 Kanäle oder mehr benötigt, um eine groß angelegte Array-Überwachung über mehrere Schnitte und Tiefen zu realisieren. |
| Synchronität mehrerer Kanäle | Hohe Anforderung: Die Analyse von Schwingungsformen und Modalformen erfordert eine strenge Zeitsynchronisation zwischen den Kanälen der Sensoren, um Phasenverschiebungen zwischen den Kanälen zu vermeiden, die zu Verzerrungen bei der Modalberechnung führen. | Eine sequentielle Abfrage oder asynchrone Erfassung jedes Kanals erfüllt die technischen Anforderungen. |
Zwei: Offizielle verwandte Produkte und technische Spezifikationen
Um den unterschiedlichen Anforderungen dynamischer und statischer Messungen in technischen Projekten gerecht zu werden, bietet Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. Faser-Bragg-Gitter-Demodulationsgeräte mit verschiedenen Konfigurationen an:
- OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
- Weitere technische Architekturen von Demodulatoren finden Sie unter: OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator Products Aggregation Link
Hauptparameter und Spezifikationen:
- Wellenlängenbereich: Standardmäßig 1525\sim 1565\ \text{nm} oder 1528\sim 1568\ \text{nm} (breites Spektrum kundenspezifisch anpassbar).
- Konfiguration der Abtastrate: Unterstützt Hardware-Abtastraten von 10\ \text{Hz} , 50\ \text{Hz} , 100\ \text{Hz} ; bei statischen Messungen (z. B. Dammüberwachung) kann die Abtastrate durch Software glatt auf 1\ \text{Hz} reduziert werden.
- Kanal-Konfiguration: Bietet Spezifikationen mit 4, 8, 16 und 32 Kanälen.
- Wellenlängenauflösung: Standardmäßig 1\ \text{pm} , kundenspezifisch bis 0.1\ \text{pm} anpassbar.
- Systemarchitektur und Schnittstellen: Unterstützt B/S- und C/S-Softwarearchitekturen und bietet Standard-Industriekommunikationsprotokolle wie TCP, UDP und Modbus, was die Sekundärentwicklung und Datenintegration mit Brücken- und Dammüberwachungssystemen erleichtert.