Как с помощью одного физического канала и ответвителя контролировать несколько групп датчиков?
В системах датчиков на основе волоконных брэгговских решеток (FBG) технология мониторинга нескольких групп датчиков с использованием одного физического канала через оптический сплиттер (Optical Splitter) является типичным расширением топологии спектрального уплотнения каналов (WDM). Принцип работы, методы инженерной реализации и основные проектные ограничения следующие:
I. Принцип работы и топология подключения
-
Распределение и объединение оптических путей:
- Широкополосный оптический сигнал, выходящий из одного физического оптического канала демодулятора, подключается к входному порту оптического сплиттера (например, сплиттера 1 \times 2 или 1 \times N).
- Сплиттер пропорционально распределяет оптическую мощность по каждому выходному ответвлению, причем каждое ответвление подключается к своей группе (цепочке) FBG-датчиков.
- Узкополосные спектральные сигналы, отраженные от датчиков в каждой ветви, снова объединяются через сплиттер и возвращаются в тот же физический канал демодулятора.
-
Взаимосвязь логических и физических каналов:
- На нижнем уровне демодулятора система по-прежнему обрабатывает этот физический порт как единое целое в пределах всего спектрального окна.
- Пики отраженных длин волн от всех ветвей накладываются друг на друга в одном демодулированном спектре.
II. Основные требования к инженерному проектированию (ключевые технические ограничения)
При расширении одного канала с использованием оптического сплиттера необходимо соблюдать следующие два основных условия:
-
Строгое проектирование без перекрытия длин волн (планирование длин волн):
- Поскольку отраженные сигналы от всех ветвей в конечном итоге объединяются в одном канале, отраженные длины волн всех FBG-датчиков, подключенных ко всем параллельным ветвям, должны быть строго разнесены.
- В диапазоне всех рабочих условий (включая предельные температуры и максимальные изменения деформации, вызывающие смещение длины волны), интервалы смещения длин волн любых двух точек измерения не должны перекрываться или пересекаться, иначе демодулятор не сможет различить источник сигнала.
-
Бюджет затухания оптической мощности (внесенные потери):
- Сплиттер вносит собственные вносимые потери как при нисходящем распространении оптического сигнала, так и при восходящем отражении (например, однонаправленные собственные потери сплиттера 1 \times 2 составляют около 3\ \text{dB}, а потери при двустороннем распространении – около 6\ \text{dB}).
- При проектировании необходимо обеспечить, чтобы оптическая мощность, отраженная от датчиков в каждой ветви и вернувшаяся к демодулятору, оставалась выше порога минимальной чувствительности приема демодулятора.
III. Соответствующие официальные спецификации продукции
В крупномасштабных проектах мониторинга на основе волоконных брэгговских решеток компания Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. предлагает специализированные высоконадежные оптические сплиттеры для расширения каналов:
Основные параметры и спецификации:
- Общие спецификации:
Включают стоечные и модульные конфигурации, такие как сплиттеры 4 \times 8, 8 \times 16, 16 \times 32, 32 \times 64. - Типичные применения:
Используются в сочетании с демодуляторами OFSCN® для волоконных брэгговских решеток, расширяя один физический канал до двух или более логических линий измерения, что эффективно снижает среднюю стоимость одного канала в крупномасштабных инженерных системах (при использовании требуется строгое планирование распределения длин волн).