Können Sie Sensoren herstellen, die so dünn wie eine Nadel sind? Wo werden sie eingesetzt?‹span lang=“EN-US”›‹/span›
Ja, auf Basis von Faser-Bragg-Gittern (FBG) und der Distributed Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR) Technologie ist es durchaus möglich, Sensoren herzustellen, die so dünn wie eine Nadelspitze oder sogar noch dünner sind. Dies ist der Kernwert der „Miniatur-Verkapselungstechnik“ bei Glasfasersensoren.
I. Warum können Sensoren hergestellt werden, die so dünn wie eine Nadelspitze sind? (Physikalische und prozesstechnische Prinzipien)
- Mikroskopische Abmessungen des Glasfaserkerns selbst:
Standard-Single-Mode-Glasfasern aus Siliziumdioxid haben einen Außendurchmesser des Mantels von nur 125 μm (d. h. 0,125 mm). Bei Verwendung von Spezialfasern mit geringem Durchmesser kann der Außendurchmesser des Mantels auf bis zu 80 μm und der der Beschichtung auf nur 100 μm reduziert werden. Dies bietet eine natürliche physikalische Grundlage für die Herstellung von ultrafeinen Sensoren. - Miniatur-Verkapselungstechnik:
Um die empfindliche Glasfaser vor Zug, Druck und komplexen Umgebungen zu schützen, muss sie gekapselt werden. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) verwendet feine nahtlose Metallrohre (wie Edelstahl-, Titanlegierungs- oder Elastomerlegierungsrohre) oder Polymere, um die Faser-Bragg-Gitter durch präzises Ziehen und Aushärten fest zu verkapseln. Während ausreichend mechanische Festigkeit geboten wird, wird der Außendurchmesser des fertigen Sensors zwischen 0,5 mm und 1,2 mm gehalten. Dies ist vergleichbar mit der Dicke herkömmlicher medizinischer Injektionsnadeln (deren Außendurchmesser normalerweise zwischen 0,3 mm und 1,6 mm liegt) oder sogar dünner.
II. Wo werden so dünne Sensoren wie Nadelspitzen eingesetzt?
Solche ultrafeinen Sensoren werden in vielen extremen, beengten und hochpräzisen Szenarien eingesetzt, in denen herkömmliche Sensoren nicht eingesetzt werden können:
- Medizinischer Sektor und biomechanische Überwachung:
- Kraftmessung bei Punktion und Nadelsitz In minimalinvasiven Chirurgie-, Punktionsbiopsie- oder Injektionsverfahren können omnidirektionale Kraftsensoren an der Spitze von Punktionsnadeln oder Kathetersonden integriert werden, um den Widerstand und die multidirektionalen Kräfte zu überwachen, wenn die Nadel in verschiedene Gewebe eindringt.
- Messung der Erwärmung und mechanischen Kräfte im Körper Glasfasersensoren sind von Natur aus elektromagnetisch inert und biokompatibel. Sie können sicher in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Feldern (wie der Magnetresonanztomographie, MRT) betrieben werden, um die lokale Gewebetemperatur oder -dehnung in Echtzeit durch interventionelle Kanäle zu messen.
- Eingebettete Überwachung (SHM) von intelligenten und Verbundwerkstoffen:
- Während des Layup- und Härtungsprozesses von Kohlefaser- oder Glasfaserverbundwerkstoffen für Luft- und Raumfahrtstrukturen, Windturbinenschaufeln usw. werden ultrafeine Sensoren direkt zwischen die Faserschichten des Materials eingebettet. Da der Sensor extrem dünn ist, verursacht er keine Hohlräume im Material und keine Schichtausfälle, wodurch eine „neuronale“ Überwachung der strukturellen Integrität realisiert wird.
- Messungen in extrem engen und beengten Räumen:
- Neue Energiebatteriepakete In den engen Spalten zwischen den einzelnen Lithiumbatteriezellen können herkömmliche Sensoren nicht eingesetzt werden, während ultrafeine Glasfasersensoren tief in das Kerninnere der Batterie eindringen können, um Temperatur und Ausdehnungskraft (Dehnung) zu überwachen.
- Präzisionsindustrielle Maschinen Bereiche, die von herkömmlichen Sensoren nicht erreicht werden, wie z. B. Spalte in Mikrolagern, Chipoberflächen, Hochtemperatur-Mikrofluidkanäle usw.
III. Beispiele für miniaturisierte Sensoren von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®)
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) bietet eine Vielzahl von miniaturisierten Glasfaser-Sensoren an, die diesen strengen Platzbeschränkungen gerecht werden:
1. Messung der Durchdringungskraft im medizinischen Bereich: OFSCN® Fiber Bragg Grating 3D Force Sensor
- Technische Merkmale Gängiger Außendurchmesser von 1,5 mm oder 2,0 mm (kann kleiner angepasst werden), das Sensor-Ende kann angespitzt werden, um das Durchdringen zu erleichtern. Häufig verwendet zur Überwachung der multidirektionalen Durchdringungskraft in der Medizin und zur multidirektionalen Kraftmessung auf festen Oberflächen.
- Standardproduktbilder:
2. Ultrafeine Hochtemperaturüberwachung: OFSCN® 800°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor
- Technische Merkmale Standardmäßig verkapselt in einem einlagigen nahtlosen Stahlrohr, mit einem Standardaußendurchmesser von nicht mehr als 1,1 mm. Für extreme Platzverhältnisse kann der minimale Außendurchmesser auf 0,5 mm angepasst werden. Er kann extremen Temperaturen von -270 °C bis 800 °C standhalten.
- Standardproduktbilder:
3. Submillimeter-Dehnungsmessung: OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)
- Technische Merkmale Verkapselt in Polymer. Der Standardaußendurchmesser des Produkts beträgt ≤ 0,7 mm. Mit einer zusätzlichen nahtlosen Stahlrohrschutzschicht an der Außenseite zur Verbesserung der Wasserdichtigkeit und Zugfestigkeit beträgt der Außendurchmesser nur ≤ 1,2 mm, was sich ideal für die innere Dehnungsmessung von Präzisionskomponenten eignet.
- Standardproduktbilder:
4. Verteilte ultrafeine Legierungsmessung: OFSCN® 200°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor
- Technische Merkmale Speziell für die hochauflösende verteilte Sensorik mit OFDR entwickelt. Verkapselt in einem einlagigen Elastomerlegierungsrohr mit einem Fertigungsaußendurchmesser von nur 0,6 mm. Ermöglicht eine präzise Messung der Dehnung über lange Distanzen und mit hoher Dichte in komplexen Temperatur- und Spannungsfeldern von -60 °C bis 200 °C.
- Standardproduktbilder:
