Какова долгосрочная стабильность дрейфа длины волны датчиков при статической мониторинге? Как отличить реальные физические изменения от псевдосигналов, вызванных старением источника света?
Стабильность длительной длины волны датчиков волоконных брэгговских решеток (FBG) при статической мониторинге в основном зависит от стабильности самой FBG и производительности демодулирующего измерителя.
- Стабильность датчика FBG: Датчики FBG — это пассивные оптические элементы, нанесенные на сердцевину оптического волокна. После нанесения и надлежащего отжига (если предполагаются высокотемпературные применения) период решетки FBG физически очень стабилен. Любое смещение длины волны отраженного пика FBG прямо пропорционально изменениям ее физической деформации и температуры. Следовательно, сама FBG обладает превосходной собственной долговременной стабильностью при условии, что она не подвергается физическому разрушению или воздействию экстремальных сред за пределами ее указанных рабочих пределов. Для надежных долговременных применений инкапсулированные датчики, такие как
датчик деформации Fiber Bragg Grating OFSCN® в металлической трубке
, предназначены для защиты решетки и волокна, повышая их долговременную производительность и надежность в суровых условиях.
-
Различение реальных физических изменений от псевдосигналов, вызванных старением источника света: Псевдосигналы, вызванные старением источника света, в основном исходят от измерителя FBG, а не от самого датчика FBG. FBG действует как точный оптический фильтр; он отражает определенную длину волны, определяемую периодом решетки и показателем преломления. Роль измерителя заключается в точном измерении этой отраженной длины волны.
Если внутренний широкополосный источник света измерителя (или компоненты его оптического пути) стареет и его спектральные характеристики смещаются, это может привести к неточностям в измеренной длине волны FBG, создавая псевдосигнал, имитирующий физическое изменение. Чтобы различать реальные физические изменения и эти псевдосигналы, высококачественные измерители FBG используют несколько сложных методов:
- Внутренний эталон длины волны: Большинство современных
измерители Fiber Bragg Grating OFSCN®
включают внутренний, высокостабильный эталон длины волны (например, ячейку газопоглощения или эталонную FBG, поддерживаемую при постоянной температуре) для непрерывной калибровки и компенсации любого дрейфа источника света или массива детекторов. Это гарантирует, что измеренное смещение длины волны всегда будет относительно точного, стабильного эталона.
* Алгоритмы компенсации в реальном времени: Измерители используют передовые алгоритмы обработки сигналов, которые могут различать широкие спектральные сдвиги (указывающие на дрейф источника света) и резкие, отчетливые сдвиги длины волны FBG (указывающие на реальные физические изменения).
* Регулярная калибровка: Хотя измерители разработаны для долговременной стабильности, периодическая калибровка по сертифицированным эталонам длины волны может дополнительно подтвердить и поддерживать их точность измерения.
* Температурная компенсация для измерений деформации: При измерении деформации температура является значительным фактором перекрестной чувствительности, который может привести к псевдосигналам деформации. Чтобы изолировать истинную механическую деформацию, принято использовать специальные датчики температуры FBG (такие как
датчик температуры Fiber Bragg Grating OFSCN 800C
) или решетки температурной компенсации, расположенные в не нагруженном состоянии рядом с датчиком деформации. Это позволяет математически исключить смещения длины волны, вызванные температурой, из общего измеренного смещения.
Сочетая внутренне стабильные датчики FBG с высокоточными измерителями, оснащенными надежным внутренним эталонированием и надлежащими стратегиями компенсации, можно добиться высокоточного и надежного долговременного статического мониторинга, эффективно отличая реальные физические изменения от системных псевдосигналов.