Я купил 4-канальный демодулятор, что мне делать, если в будущем я захочу добавить до 16 точек?
В технологии датчиков на основе волоконных брэгговских решеток (FBG) в первую очередь необходимо строго различать два основных понятия: «физический канал (Channel)» и «количество точек измерения (количество датчиков FBG)».
- Физический канал：это независимый оптический приемопередающий порт на панели демодулятора волоконных брэгговских решеток.
- Количество точек измерения：это фактическое количество развернутых в системе датчиков брэгговских решеток.
4-канальный демодулятор волоконных брэгговских решеток в подавляющем большинстве инженерных сценариев полностью поддерживает 16 (или даже больше) точек измерения без необходимости замены аппаратного обеспечения демодулятора. Для решения задачи «расширения 4-канального демодулятора до 16 точек измерения» существует три основных инженерных метода реализации:
Метод 1: Каскадирование по одному каналу с использованием мультиплексирования по длине волны (WDM) (предпочтительный вариант, без дополнительных аппаратных затрат)
Ключевое преимущество волоконных брэгговских решеток заключается в поддержке мультиплексирования по длине волны (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Несколько волоконных брэгговских решеток с различными начальными центральными длинами волн могут быть соединены последовательно в одном оптическом волокне.
- Принцип：Типичный рабочий диапазон длин волн OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator составляет 1525\sim 1565\text{ nm} (ширина полосы 40\text{ nm} ). Если 16 точек измерения равномерно распределить по 4 физическим каналам, каждому каналу потребуется подключить всего 4 точки измерения (4\times 4 = 16 точек измерения).
- Планирование длин волн：Размещение 4 точек измерения в диапазоне 40 нм означает, что для каждой точки может быть выделен интервал длины волны почти 10 нм. Это обеспечивает чрезвычайно широкий диапазон смещения длины волны для изменений температуры или деформации (например, чувствительность обычного температурного датчика составляет около 10\text{ pm/}^\circ\text{C} , а чувствительность к деформации — около 1.2\text{ pm/}\mu\varepsilon ), и спектры различных точек измерения не будут перекрываться.
- Способ реализации：Просто закажите у производителя массив брэгговских решеток (FBG Array) с 4 различными центральными длинами волн и подключите его к существующим 4 каналам.
Метод 2: Использование оптических сплиттеров для «расширения мультиплексных каналов» (топология разветвленной сети)
Если 16 точек измерения расположены в разных направлениях в физическом пространстве и не могут быть соединены последовательно одним оптическим волокном, можно использовать оптические сплиттеры для расширения одного физического оптического пути в несколько физических ответвлений.
- Принцип：Подключение сплиттера (например, 1\times 2 или 1\times 4 сплиттера) позволяет равномерно распределить выходной оптический сигнал демодулятора по нескольким независимым оптическим линиям, которые затем объединяются на отражающем конце для демодуляции одним каналом.
- Ограничение по длинам волн (основной проектный предел)：Расширение с помощью оптического сплиттера — это физический канал прокладки кабеля, но на логическом уровне демодулятора он по-прежнему относится к тому же каналу длины волны. Поэтому все точки измерения FBG, подключенные к различным ветвям одного сплиттера, по-прежнему должны иметь взаимно смещенные рабочие длины волн, которые не могут повторяться.
Сопутствующие товары: OFSCN® Optical Fiber Splitter
Метод 3: Модернизация/замена демодулятора с большим количеством физических каналов
Если физические расположения 16 точек измерения полностью разбросаны, а диапазон измерения точек очень велик (диапазон смещения длины волны слишком большой, чтобы можно было повторно использовать длину волны в одном канале), или все датчики являются стандартными изделиями с одинаковой длиной волны:
- В этом случае физический канал становится аппаратным узким местом, и требуется оборудование для демодуляции с 16 независимыми физическими каналами.
- Демодуляторы Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (大成永盛) предлагают индивидуальные конфигурации с 4, 8, 16, 32 каналами и т. д.
Сопутствующие товары: OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
Резюме и рекомендации
При оценке решения для расширения рекомендуется в первую очередь использовать планирование распределения длин волн для последовательного подключения 4 датчиков с разными длинами волн на каждом канале (метод 1). Это стандартный подход с наименьшими затратами и самой простой прокладкой кабелей. Только если пути прокладки кабелей разбросаны и последовательное соединение затруднено, следует рассматривать возможность использования оптических сплиттеров (метод 2) или замены аппаратного обеспечения с несколькими каналами (метод 3).