Como sei onde a grade está no tubo de aço? Está na frente, no meio ou no final?
Antes de discutir a localização do ponto de medição de um FBG (Fiber Bragg Grating), é necessário esclarecer um conceito físico fundamental: o ponto de medição (ponto de sensoriamento) não se refere às extremidades físicas da fibra óptica ou do tubo de proteção de aço, mas sim à localização da estrutura da grade (grade de Bragg) na fibra óptica. A grade é uma região de microestrutura com modulação periódica do índice de refração dentro do núcleo da fibra, e apenas essa região responde ao deslocamento do comprimento de onda de Bragg devido a deformação axial ou variação de temperatura.
1. Distribuição Real da Grade Dentro do Tubo de Aço
Nos sensores de deformação FBG encapsulados em tubos de liga OFSCN® / tubos de aço sem costura, a fibra é inserida no tubo de proteção metálico e fixada com polímeros ou outros materiais de enchimento. A grade não é posicionada aleatoriamente; sua localização é determinada pelos seguintes fatores:
- Definição do Segmento de Medição: A documentação da RAG especifica claramente que o “comprimento de cada segmento de medição dos sensores de deformação FBG encapsulados em tubos de liga OFSCN® é personalizado, com um intervalo de personalização padrão de 10 cm a 2 m para o comprimento do segmento de medição”. O segmento de medição refere-se à região de sensoriamento onde a grade está localizada — o comprimento da grade em si geralmente varia de apenas alguns milímetros a mais de uma dúzia de milímetros (por exemplo, 5~10 mm), mas o fabricante chama essa região de fibra onde a grade é instalada de “segmento de medição” ao sair da fábrica, cujo comprimento físico é personalizado pelo usuário.
- Segmento de Medição Único vs. Múltiplos Segmentos de Medição: Ao usar toda a capacidade de um demodulador FBG de 40 nm, recomenda-se não exceder 5 segmentos de medição por sensor. Cada segmento de medição é distribuído em diferentes posições ao longo do eixo longitudinal da fibra (distinguido por multiplexação por divisão de comprimento de onda), portanto, um único tubo de aço pode conter múltiplos pontos de medição distribuídos axialmente.
- Customização da Posição Longitudinal: A posição longitudinal da grade dentro do tubo de aço inteiro (perto da extremidade frontal, na parte intermediária ou na extremidade traseira) é customizada por acordo entre o usuário e o fabricante, não sendo fixa de fábrica. Isso significa que, ao fazer o pedido, é necessário especificar a distância relativa do centro de cada segmento de medição a uma extremidade do tubo de aço (extremidade de referência).
2. Como Determinar a Posição do Ponto de Medição na Instalação Real
Os métodos para determinar a posição exata da grade durante a construção ou experimentos geralmente combinam os seguintes meios:
2.1 Identificação na Documentação de Fábrica
O fabricante indicará o comprimento de onda central de cada segmento de medição, o comprimento da zona da grade, o comprimento do segmento de medição e a distância física da extremidade do conector da fibra (resultados de medição OTDR) no relatório de fábrica. Esta é a base de localização mais autoritativa.
2.2 Marcação Visual
Sensores encapsulados em tubo às vezes possuem marcações a laser ou coloridas na parede externa do tubo correspondente à posição da zona da grade. Se não houver marcações visíveis, o segmento com comprimento de “segmento de medição” pode ser usado como uma área aproximada da zona da grade.
2.3 Verificação OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
A zona da grade FBG causa um leve aumento na retroespalhamento, e o OTDR pode localizar a distância exata do evento de retorno da zona da grade na ligação da fibra (com precisão na ordem de \pm 0.5\ \text{m} a \pm 1\ \text{m}), confirmando assim a posição longitudinal da grade dentro do tubo de aço.
2.4 Verificação por Aquecimento/Deformação Local (Método de Seleção Espectral)
Conecte o demodulador ao sensor e aqueça localmente diferentes áreas da parede externa do tubo (por exemplo, com o dedo ou um soprador de ar quente) ou aplique uma pequena deformação de flexão local, observando em tempo real se o canal de comprimento de onda correspondente no espectro do demodulador sofre desvio. Uma vez que uma seção do tubo de aço é aquecida/perturbada e o comprimento de onda FBG correspondente desvia, a posição física desse segmento de medição pode ser precisamente localizada. Este método tem precisão na ordem de cm.
3. Referência de Produtos OFSCN® Relacionados
O sensor FBG encapsulado em tubo de aço que você perguntou corresponde diretamente aos seguintes produtos na base de conhecimento:
OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating Strain Sensor
OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor
Este produto utiliza um tubo de liga elástica para encapsular uma grade de fibra óptica (ou uma série de grades de fibra óptica). O comprimento de cada segmento de medição é personalizável (10 cm a 2 m), e pode ser especificado como segmento único ou múltiplos segmentos, conforme a necessidade. A posição longitudinal pode ser customizada de acordo com os requisitos de engenharia do usuário. Os dados de calibração do comprimento de onda de deformação são fornecidos com o produto, facilitando o uso direto com o demodulador de grade de fibra óptica OFSCN®.
Conclusão: A posição da grade dentro do tubo de aço não é fixada por padrão em “frontal”, “central” ou “traseira” — é personalizável, dependendo do comprimento do segmento de medição especificado ao fazer o pedido e sua distância em relação à face da extremidade de referência. Na instalação real, através da documentação de fábrica, verificação OTDR e verificação por excitação local, a posição espacial de cada ponto de medição pode ser determinada com precisão.