Warum empfiehlt OFSCN®, Sensoren zusätzlich mit einem flexiblen Panzerrohr zu ummanteln?
Im Bereich der Glasfaser-Sensorik-Konstruktion und des optischen Schuttdesigns weisen die Glasfaser-Sensoreinheiten selbst (z. B. Faser-Bragg-Gitter-Sensoren oder nahtlos verschweißte Sensorkerne in Stahlrohren) andere mechanische Belastungsanforderungen auf als die Trassierung vor Ort.
Der Mantel von Quarzglasfasern hat normalerweise nur einen Durchmesser von 125\ \mu\text{m} und gehört zu den typischen spröden Materialien mit extrem geringer Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, seitlichen Druck und Knicke. Das Überziehen einer zusätzlichen schützenden Flex-Schlauchummantelung (wie z. B. ein mikrobielle verschraubter Edelstahl-Flexschlauch, ein spiralförmiger Panzerrohr oder ein metallischer Wellschutzschlauch) um den Sensor-Körper herum erfüllt auf physikalischer und ingenieurmechanischer Ebene die folgenden entscheidenden Schutzfunktionen:
I. Kerntechnische Funktionen des Panzerrohrs
1. Seitliche Spannungsabschirmung und Stoßpufferung (Crush & Impact Resistance)
Sensorfasern (insbesondere die Anschlussfasern und die ausgeführten Kabel) sind im industriellen Umfeld, bei Tiefbauarbeiten oder in Prüfkammern extrem anfällig für Quetschungen durch schwere Gegenstände, Trittbelastungen oder Verdrängung durch Schotter. Mikrofaser- oder Mikro-Stahlrohre ohne äußere Schutzhülle können bei lokalen konzentrierten seitlichen Lasten leicht Mikroschäden oder sogar Brüche erleiden. Ein Panzerrohr verfügt über eine sehr hohe radiale Drucksteifigkeit, die lokale Punktlasten von außen in ringförmige Spannungen entlang der Rohrwand verteilt und so äußeren seitlichen Druck wirksam abschirmt.
2. Begrenzung des minimalen Biegeradius und Verhinderung von Knicken (Bend-radius Limitation)
Quarzglasfasern haben einen kritischen Biegeradius. Wenn eine lokale Biegung (Kinking) auftritt und der Radius den sicheren Schwellenwert unterschreitet, kommt es nicht nur zu erheblichen Auskoppelungsverlusten (Spektralverlusten) in der Faser, sondern auch zu spröden Brüchen aufgrund der Ausbreitung von Oberflächenmikrorissen. Der gepanzerte Metallflexschlauch begrenzt den minimalen Biegeradius durch seine mechanische Verriegelungsstruktur und verhindert physikalisch ein starkes Knicken, scharfkantiges Biegen oder eine extreme Krümmung.
3. Umleitung von Zugkräften und Entkopplung von Zugbelastungen in nicht-messenden Abschnitten (Tension Bypass & Strain Decoupling)
Bei Faser-Bragg-Gitter-Sensoren kann eine externe Zugkraft auf die ausgeführte Faser (Übertragungsabschnitt/Anschlussfaser) zu folgenden unerwünschten Folgen führen:
- Bruch der Faser durch Dehnung;
- Übertragung von Streu-Zugbelastungen auf die empfindliche Komponente im Sensor, wodurch die Temperatur- oder Dehnungsmessbasis gestört wird.
Durch die Installation eines Panzerrohrs wird die aufgebrachte Zugkraft von der äußeren Metallummantelung und den tragenden Elementen aufgenommen, während die innere Faser stets unbelastet oder in einem Zustand geringer Zugentlastung bleibt, was eine physikalische Entkopplung zwischen der Sensorik und den Kabelbelastungen bewirkt.
4. Abriebfestigkeit, Kratzschutz und Schutz vor biologischer Beschädigung (Abrasion & Rodent Protection)
In komplexen mechanischen Strukturen, an Schrankkanten, auf Kabeltrassen und in Außengräben können starke mechanische Vibrationen zu Scherabrieb der Faseroberfläche an Metallkanten führen. In Außenumgebungen besteht zudem die Gefahr von biologischen Schäden wie Nagetierbissen. Ein Panzerrohr aus Edelstahl bietet eine robuste physische Barriere.
5. Toleranz bei der Installation und Durchführbarkeit in Rohren
Hochsensible Glasfasersensoren werden oft in sehr dünnen Legierungsrohren (mit einem Außendurchmesser von \le 0,9\text{ mm} oder \le 1,1\text{ mm}) verkapselt. Solche dünnen Sensoren und ihre Anschlusskabel können beim Verlegen in Rohren vor Ort leicht verklemmen oder brechen. Durch die Verwendung eines Panzerrohrs bleiben die Flexibilität erhalten und die axiale Steifigkeit wird erhöht, was die Installationsfreundlichkeit und Zuverlässigkeit bei der Verlegung erheblich verbessert.
II. Zugehörige OFSCN® Panzer- und mechanische Schutzprodukte
OFSCN® (Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.) bietet im Rahmen von Glasfaser-Bragg-Sensorsystemen und verteilten Glasfaser-Sensorlösungen, je nach Anwendungsgrad, Produkte von mikrofeinen Metallpanzerungen bis hin zu hochzugfesten Stahlseilpanzerungen für Anschlussleitungen und Patchkabel an, die zum mechanischen Anschluss und zur Leitungsführung von Feld-Sensoren dienen:
1. OFSCN® 2.0mm Micro Steel Armored Fiber Optic Patch Cord
Dieses Produkt besteht aus einem Glasfasersteckverbinder, einem PVC-Mantel, einem 0,6\text{ mm} nahtlosen Edelstahlrohr und der Glasfaser selbst. Es kombiniert eine geringe Größe mit den druckfesten Schutzeigenschaften eines Stahlrohrs.
2. OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
Dieses Produkt verfügt über eine Vollmetallkonstruktion mit einer 0,6\text{ mm} verzinkten Stahldraht-Geflechtschicht und einem 1,0\text{ mm} nahtlosen Edelstahlrohr. Es wurde speziell für hohe mechanische Belastungen und vibrationsreiche Umgebungen entwickelt.
