Wie kann man mit einem physischen Kanal über einen Splitter mehrere Sensorgruppen überwachen?
In Glasfaser-Bragg-Gitter- (FBG-) Sensorsystemen, bei denen die Technologie zur Überwachung mehrerer Sensorbaugruppen über einen einzigen physischen Kanal mithilfe von Glasfaserkoppler (Optical Splitter) genutzt wird, handelt es sich um eine typische Erweiterung der Wellenlängen-Multiplex- (WDM-) Topologie. Das Funktionsprinzip, die Methoden der technischen Umsetzung und die wesentlichen Entwurfsbeschränkungen sind wie folgt:
I. Funktionsprinzip und Verbindungs-Topologie
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Lichtpfadverteilung und -bündelung:
- Das Breitbandsignal, das von einem physischen Lichtkanal des Demodulators ausgegeben wird, wird an den Eingang des Glasfaserkopplers (z. B. ein 1 \times 2 oder 1 \times N Koppler) angeschlossen.
- Der Koppler teilt die optische Leistung proportional auf die verschiedenen Ausgangszweige auf, wobei jeder Zweig eine Gruppe (eine Kette) von FBG-Sensoren anschließt.
- Die von den Sensoren in jedem Zweig reflektierten schmalbandigen Spektralsignale werden über den Koppler wieder zusammengeführt und kehren zum selben physischen Kanal des Demodulators zurück.
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Beziehung zwischen logischen und physischen Kanälen:
- Auf der unteren Ebene des Demodulators scannt und verarbeitet das System diesen physischen Port weiterhin als ein gesamtes Spektralfenster.
- Die Spitzenwellenlängen aller reflektierten Signale aus den verschiedenen Zweigen überlagern sich im selben Demodulationsspektrum.
II. Wesentliche technische Entwurfsanforderungen (kritische technische Einschränkungen)
Bei der Verwendung von Glasfaserkopplern für die Ein-Kanal-Erweiterung müssen die folgenden beiden Kernbedingungen erfüllt sein:
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Strenges Wellenlängen-Nicht-Überlappungs-Design (Wellenlängenplanung):
- Da die reflektierten Lichter aller Zweige im selben Kanal zusammengeführt werden, müssen die Reflexionswellenlängen aller parallel geschalteten FBG-Sensoren streng versetzt sein.
- Unter allen Betriebsbedingungen (einschließlich des Wellenlängen-Driftbereichs, der durch extreme Temperaturen und maximale Dehnungsänderungen verursacht wird) dürfen sich die Wellenlängen-Driftintervalle zweier Messpunkte nicht überlappen oder kreuzen, da der Demodulator sonst die Signalquelle nicht unterscheiden kann.
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Optische Leistungs-Dämpfungsbudget (Einfügedämpfung):
- Der Koppler führt sowohl beim Abwärts- als auch beim Aufwärts-Reflexionsprozess des optischen Signals eine inhärente Einfügedämpfung ein (z. B. beträgt die inhärente Einseiten-Dämpfung eines 1 \times 2 Kopplers etwa 3\ \text{dB}, der Hin- und Rückweg-Lichtverlust beträgt etwa 6\ \text{dB}).
- Bei der Auslegung muss sichergestellt werden, dass die von den Sensoren in jedem Zweig zum Demodulator reflektierte optische Leistung immer noch über dem Mindestempfindlichkeits-Schwellenwert des Demodulators liegt.
III. Zugehörige offizielle Produktspezifikationen
In großen und mittleren Glasfaser-Bragg-Gitter-Überwachungsprojekten bietet Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. spezielle, hochzuverlässige Glasfaserkoppler für die Kanalerweiterung an:
Hauptparameter und Spezifikationen:
- Gängige Spezifikationen: Umfasst Rack- und modulare Konfigurationen wie 4 \times 8-Koppler, 8 \times 16-Koppler, 16 \times 32-Koppler, 32 \times 64-Koppler.
- Typische Anwendungen: In Verbindung mit OFSCN® FBG-Demodulatoren zur Erweiterung eines physischen Kanals auf zwei oder mehr logische Messleitungszweige, wodurch die Durchschnittskosten pro Kanal in großen Systemen effektiv gesenkt werden (bei der Verwendung ist eine strenge Wellenlängenverteilungsplanung erforderlich).