Como monitorar vários conjuntos de sensores com um único canal físico usando um divisor de sinal?
No sistema de sensorização por FBG (Fiber Bragg Grating), a técnica de monitorar múltiplos conjuntos de sensores utilizando um único canal físico através de um divisor de fibra óptica (Optical Splitter) é uma extensão típica da topologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). Os princípios de funcionamento, métodos de implementação de engenharia e as principais restrições de projeto são os seguintes:
I. Princípios de Funcionamento e Topologia de Conexão
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Alocação e Agregação de Caminhos Ópticos:
- O sinal de luz de banda larga emitido de um canal óptico físico do demodulador é conectado à porta de entrada do divisor de fibra óptica (por exemplo, um divisor 1 \times 2 ou 1 \times N).
- O divisor aloca a potência óptica proporcionalmente aos seus ramos de saída, cada um conectando um conjunto (uma série) de sensores FBG.
- Os sinais espectrais de banda estreita característicos refletidos pelos sensores em cada ramo são reunidos novamente através do divisor, retornando ao mesmo canal físico do demodulador.
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Relação entre Canais Lógicos e Físicos:
- Na camada inferior do demodulador, o sistema ainda escaneia e processa esta porta física como uma janela espectral completa.
- Os picos de comprimento de onda refletidos de todos os ramos são sobrepostos no mesmo espectro de demodulação.
II. Requisitos Essenciais de Engenharia (Restrições Técnicas Críticas)
Ao utilizar um divisor de fibra óptica para extensão de canal único, duas condições essenciais devem ser atendidas:
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Projeto Rigoroso de Não Sobreposição de Comprimentos de Onda (Planejamento de Comprimento de Onda):
- Como a luz refletida de todos os ramos é reunida em um único canal, os comprimentos de onda de reflexão de todos os sensores FBG conectados em todos os ramos paralelos devem ser rigorosamente deslocados uns dos outros.
- Em todas as condições de operação (incluindo a faixa de desvio de comprimento de onda causada por variações extremas de temperatura e deformação), os intervalos de desvio de comprimento de onda de quaisquer dois pontos de medição não devem se sobrepor ou cruzar, caso contrário, o demodulador não conseguirá distinguir a origem do sinal.
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Orçamento de Potência Óptica (Perda de Inserção):
- O divisor introduz uma perda de inserção inerente tanto no caminho descendente do sinal óptico quanto no caminho de reflexão ascendente (por exemplo, a perda inerente de um divisor 1 \times 2 é de cerca de 3\ \text{dB} em uma direção, e a perda total no caminho de ida e volta é de cerca de 6\ \text{dB}).
- O projeto deve garantir que a potência óptica refletida pelos sensores de cada ramo para o demodulador permaneça acima do limiar de sensibilidade mínima de recepção do demodulador.
III. Especificações de Produtos Oficiais Relacionados
Para projetos de monitoramento FBG de médio a grande porte, a Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. fornece divisores de fibra óptica dedicados e de alta confiabilidade para extensão de canais:
Principais Parâmetros e Especificações:
- Especificações Comuns : Inclui configurações em rack e modulares como divisores 4 \times 8, 8 \times 16, 16 \times 32, 32 \times 64.
- Aplicação Típica : Utilizado em conjunto com demoduladores de fibra óptica FBG da OFSCN®, estendendo um canal físico em dois ou mais ramos de linha de medição lógica, reduzindo efetivamente o custo unitário por canal em sistemas de engenharia de grande escala (requer um planejamento rigoroso de alocação de comprimento de onda durante o uso).