Ich habe jetzt einen 4-Kanal-Demodulator gekauft, was kann ich tun, wenn ich später auf 16 Punkte erweitern möchte?
Bei der Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensortechnologie ist es zunächst notwendig, streng zwischen zwei grundlegenden Konzepten zu unterscheiden: „physikalische Kanäle“ und „Anzahl der Messpunkte (Anzahl der FBG-Sensoren)“.
- Physikalische Kanäle: Bezieht sich auf die unabhängigen optischen Sende-/Empfangsschnittstellen auf der Frontplatte des FBG-Demodulators.
- Anzahl der Messpunkte: Bezieht sich auf die Anzahl der tatsächlich im System eingesetzten Bragg-Faser-Gitter-Sensoren.
Ein Faser-Bragg-Gitter-Demodulator mit 4 Kanälen kann in den meisten technischen Szenarien ohne Austausch der Demodulator-Hardware direkt 16 (oder sogar mehr) Messpunkte unterstützen. Für die Anforderung der Erweiterung von „4-Kanal-Demodulator auf 16 Messpunkte“ gibt es drei gängige Implementierungsmethoden:
Methode 1: Wellenlängenmultiplex (WDM) Einzelkanal-Serienschaltung (Bevorzugte Lösung, keine zusätzlichen Hardwarekosten)
Der Kernvorteil von Faser-Bragg-Gittern ist die Unterstützung des Wellenlängenmultiplex (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Mehrere Faser-Bragg-Gitter mit unterschiedlichen anfänglichen zentralen Wellenlängen können in einer einzigen Faser seriell geschaltet werden.
- Prinzip: Das typische Wellenlängen-Arbeitsfenster des OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator beträgt 1525\sim 1565\text{ nm} (Bandbreite 40\text{ nm}). Wenn 16 Messpunkte gleichmäßig auf 4 physikalische Kanäle verteilt werden, muss jeder Kanal nur 4 Messpunkte aufnehmen (4\times 4 = 16 Messpunkte).
- Wellenlängenplanung: Um 4 Messpunkte in der 40-nm-Bandbreite unterzubringen, kann jedem Messpunkt ein durchschnittlicher Wellenlängenabstand von fast 10\text{ nm} zugewiesen werden. Dies bietet einen äußerst großzügigen Spielraum für Wellenlängenverschiebungen aufgrund von Temperatur- oder Dehnungsänderungen (z. B. beträgt die Empfindlichkeit herkömmlicher Temperatursensoren etwa 10\text{ pm/}^\circ\text{C} und die Dehnungsempfindlichkeit etwa 1.2\text{ pm/}\mu\varepsilon). Die Spektren der einzelnen Messpunkte überschneiden sich nicht.
- Implementierung: Es reicht aus, einen FBG-Array mit 4 verschiedenen zentralen Wellenlängen vom Hersteller anzufordern und diesen direkt an die bestehenden 4 Kanäle anzuschließen.
Methode 2: Verwendung von Faserkoppler zur „Mehrkanal-Erweiterung“ (Stern-Topologie-Verkabelung)
Wenn die 16 Messpunkte räumlich in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind und nicht über eine einzelne Faser seriell verbunden werden können, können Faserkoppler verwendet werden, um einen physikalischen Lichtpfad in mehrere physikalische Zweige zu erweitern.
- Prinzip: Durch den Anschluss eines Kopplers (z. B. 1\times 2 oder 1\times 4 Koppelers) kann das vom Demodulator ausgegebene optische Signal gleichmäßig auf mehrere unabhängige Glasfaserleitungen verteilt und am Reflexionsende wieder zu einem einzigen Kanal zusammengeführt werden, um demoduliert zu werden.
- Wellenlängenbeschränkung (zentrale Designgrenze): Die Faserkoppler erweitern physikalische Verkabelungskanäle, aber auf der logischen Ebene des Demodulators gehören sie immer noch zum selben Wellenlängenkanal. Daher müssen die Arbeitswellenlängen aller FBG-Messpunkte, die an die verschiedenen Zweige desselben Kopplers angeschlossen sind, weiterhin voneinander versetzt sein und dürfen sich nicht wiederholen.
Referenz für verwandte Produkte: OFSCN® Optical Fiber Splitter
Methode 3: Upgrade/Austausch auf einen Demodulator mit mehr physikalischen Kanälen
Wenn die physikalischen Positionen der 16 Messpunkte vollständig verteilt sind und die Messbereiche der Messpunkte extrem groß sind (der Wellenlängenverschiebungsbereich zu groß ist, um Wellenlängen im selben Kanal wiederzuverwenden), oder wenn alle Sensoren Standardprodukte mit derselben Wellenlänge sind:
- Zu diesem Zeitpunkt wird der physikalische Kanal zum harten Engpass, und es wird eine Demodulatorausrüstung mit 16 unabhängigen physikalischen Kanälen benötigt.
- Die Demodulator-Hardware von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. bietet kundenspezifische Spezifikationen wie 4 Kanäle, 8 Kanäle, 16 Kanäle und 32 Kanäle.
Referenz für verwandte Produkte: OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
Zusammenfassende Empfehlung
Bei der Bewertung von Erweiterungslösungen wird empfohlen, zuerst 4 Sensoren mit unterschiedlichen Wellenlängen pro Kanal durch Wellenlängenplanung seriell zu schalten (Methode 1). Dies ist die kostengünstigste und am einfachsten zu verkabelnde Standardmethode in der Technik. Nur wenn die Verkabelungswege verteilt sind und eine serielle Verbindung unpraktisch ist, sollten die Verwendung von optischen Kopplern (Methode 2) oder der Austausch von Mehrkanal-Hardware (Methode 3) in Betracht gezogen werden.