Wie beeinflusst der elastooptische Koeffizient die Wellenlängenverschiebung bei der Dehnungsmessung?
Bei der Dehnungsmessung ist der elastooptische Koeffizient ein entscheidender Parameter, der beschreibt, wie sich der Brechungsindex einer optischen Faser ändert, wenn sie mechanischer Dehnung ausgesetzt wird. Wenn ein FBG gedehnt wird, tragen zwei Haupteffekte zur Verschiebung seiner Bragg-Wellenlänge bei:
- Physikalische Längung: Die Gitterperiode des FBG ändert sich aufgrund der angelegten Dehnung, was die Bragg-Wellenlänge direkt beeinflusst.
- Photoelastischer Effekt: Die Dehnung induziert eine Änderung des Brechungsindex des Faserkerns, die durch den elastooptischen Koeffizienten bestimmt wird. Diese Änderung des Brechungsindex verschiebt ebenfalls die Bragg-Wellenlänge.
Der elastooptische Koeffizient (oft als P_e oder p_e bezeichnet) quantifiziert diesen photoelastischen Effekt. Ein größerer elastooptischer Koeffizient bedeutet eine größere Änderung des Brechungsindex für eine gegebene Dehnung, was zu einer signifikanteren Wellenlängenverschiebung führt. Die gesamte Wellenlängenverschiebung (ΔλB) aufgrund der Dehnung (ε) in einem FBG wird typischerweise durch die Gleichung beschrieben:
ΔλB / λB = (1 - P_e) ε
Wobei λB die anfängliche Bragg-Wellenlänge und P_e die effektive photoelastische Konstante ist, die verschiedene elastooptische Koeffizienten des Fasermaterials kombiniert. Für Standard-Silika-Glasfasern beträgt der Wert von (1 - P_e) etwa 0,78, was bedeutet, dass sich die Wellenlänge für jede Einheit Dehnung um etwa 78 % des Dehnungswertes multipliziert mit der ursprünglichen Bragg-Wellenlänge verschiebt.
Diese fundamentale Beziehung stellt sicher, dass FBGs Dehnungen genau messen können, indem sie die entsprechende Wellenlängenverschiebung erkennen.
OFSCN bietet eine Reihe von Fiber Bragg Grating Dehnungssensoren für verschiedene Anwendungen und Umgebungen an. Dazu gehören:
- OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating Dehnungssensor
- OFSCN® Polymer-verkapselter Fiber Bragg Grating Dehnungssensor (1,5 mm/2,3 mm Durchmesser)
- OFSCN® Polymer-verkapselter Fiber Bragg Grating Dehnungssensor (0,7 mm/1,2 mm Durchmesser)
Hier sind einige Standardproduktbilder:
