Warum sind die Kosten pro Punkt für 4 Kanäle normalerweise höher als für 16 Kanäle?
Im Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensorsystem weist die Einzelkanal- oder Einzelmesspunktkosten des FBG-Demodulators eine deutliche nichtlineare Beziehung zur Anzahl der Kanäle auf. Die durchschnittlichen Einzelpunkt-/Einzelkanalkosten eines 4-Kanal-Geräts sind in der Regel deutlich höher als die eines 16-Kanal-Geräts, was hauptsächlich durch die Hardware-Architektur und die Grenzerweiterungskosten des Demodulators bestimmt wird:
1. Feste Grundkosten der Kern-Optik- und Elektrik-Einheiten
Unabhängig davon, ob der Demodulator 4, 8, 16 oder 32 Kanäle hat, sind die internen Kernkomponenten, die am teuersten sind, im Grunde gleich, einschließlich:
- Breitbandiger abstimmbarer Laser (Tunable Laser) oder breitbandiger Lichtquelle: Liefert hochpräzise Wellenlängenscans des optischen Signals.
- Hochpräzise Wellenlängenkalibrierungs-Referenz: z. B. eine integrierte Gaszelle (Gas Cell) oder ein Fabry-Pérot-Etalon zur Echtzeit-Wellenlängenkalibrierung, um eine Auflösung im Pikometerbereich ( 1\text{ pm} / 0.1\text{ pm} ) zu gewährleisten.
- Hochgeschwindigkeits-Fotodetektor (Photodetector) und Analog-Digital-Wandlermodul (ADC).
- Hauptsteuerungs-Embedded-System und Datenverarbeitungs-/Kommunikationsfirmware.
Diese Kernoptiken bilden die feste Basiskosten des gesamten Geräts. Wenn diese fixen Kosten auf 4 Kanäle verteilt werden, ist die feste Hardware-Abschreibung pro Kanal extrem hoch; wenn sie auf 16 Kanäle verteilt werden, sinken die festen Kosten pro Kanal auf etwa ein Viertel des ursprünglichen Werts.
2. Sehr niedrige Grenzkosten für die Kanalausweitung
In der Demodulator-Architektur erfolgt die Erweiterung von 4 auf 16 Kanäle in der Regel über integrierte Hochgeschwindigkeits-Lichtschalter (Optical Switch) oder Multiplexer für optische Pfade zur Zeit-/Raummultiplexierung.
- Die Kosten für zusätzliche Lichtschalter und Verbindungskabel für 12 Kanäle machen einen geringen Anteil an den Gesamtkosten des hochpräzisen optischen Systems aus.
- Daher sind die Gesamtkosten eines 16-Kanal-Demodulators oft deutlich geringer als die von 4 einzelnen 4-Kanal-Demodulatoren (oder das 4-fache der Gesamtkosten eines 4-Kanal-Geräts), wodurch Geräte mit höherer Kanalzahl niedrigere Durchschnittskosten pro Kanal aufweisen.
3. Gesamte Messpunkt-Verdünnungseffekt unter Wellenlängen-Multiplex (WDM)
FBG-Sensorik basiert auf dem Prinzip der Wellenlängen-Multiplexierung. Innerhalb des Standard-C-Band-Spektralbereichs (z. B. ein 40\text{ nm} Bandbreite von 1525\text{ nm} \sim 1565\text{ nm} oder 1528\text{ nm} \sim 1568\text{ nm}) können durch Reihenschaltung mehrerer Gitter-Sensoren mit unterschiedlichen Mittenwellenlängen Messpunktketten innerhalb jedes physikalischen Kanals aufgebaut werden.
Das grundlegende Berechnungsmodell für die Einzelpunktkosten des Systems kann wie folgt dargestellt werden:
\text{Einzelpunktkosten} = \frac{C_{\text{Kernfix}} + C_{\text{Kanalausw.}} + N_{\text{Gesamtmesspunkte}} \times C_{\text{Sensor}}}{N_{\text{Gesamtmesspunkte}}}
Wo:
- 4-Kanal-System: Wenn jeder Kanal 10 Messpunkte aufnimmt, beträgt die Gesamtzahl der Messpunkte 40.
- 16-Kanal-System: Bei gleicher Konfiguration kann die Gesamtzahl der Messpunkte 160 erreichen.
Da C_{\text{Kernfix}} den größten Anteil an den Gesamtkosten ausmacht, sinken die nach der Verdünnung reduzierten Einzelpunktkosten mit zunehmender Messpunktgröße N_{\text{Gesamtmesspunkte}}.
Offizielle Produktreferenz
Bei der technischen Auswahl ist die Anpassung der Kanalanzahl an die Messpunktgröße ein wesentlicher Indikator für die Bewertung der Kosteneffizienz eines Demodulationssystems. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. bietet FBG-Demodulationsgeräte mit Mehrkanal-Konfigurationen an:
- Produktname: OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
- Unterstützt kundenspezifische 4-, 8-, 16-, 32-Kanal-Konfigurationen;
- Standard-Wellenlängenbereich 1525\text{ nm} \sim 1565\text{ nm} oder 1528\text{ nm} \sim 1568\text{ nm} ;
- Auflösung 1\text{ pm} oder 0.1\text{ pm} , Abtastfrequenzen unterstützen 10\text{ Hz} \sim 100\text{ Hz} usw.
