Demodülatörün kendi sıcaklık sapması yazılım tarafından nasıl otomatik olarak telafi edilir? OFSCN®
Optik Izgara Demodülatörleri (Interrogator), çalışması sırasında ayarlanabilir kaynaklar (FFP-TF taramalı lazer gibi), optik girişim bileşenleri ve optoelektronik dedektörler çevresel sıcaklık değişimlerinden veya kendi ısı üretimlerinden etkilendiği için optik tarama dalga boyu ekseninde kaymalara (yani demodülatör sıcaklık kaymasına) neden olur.
Sistem ölçümlerinin mutlak doğruluğunu ve uzun süreli kararlılığını sağlamak için, demodülatör yazılımı genellikle donanım referans kaynağını ve algoritmik modelleri birleştirerek, demodülatörün kendi sıcaklık kaymasını otomatik olarak çıkarmak için aşağıdaki temel mekanizmaları kullanır:
1. Dahili Mutlak Referans Kaynağına (Gaz Absorpsiyon Hücresi) Dayalı Gerçek Zamanlı Diferansiyel Çıkarma Algoritması
Bu, yüksek hassasiyetli demodülatörlerde şu anda en yaygın ve doğru otomatik çıkarma yöntemidir.
-
Donanım Referansı Sağlama: Demodülatörün optik yolu, dahili bir gaz absorpsiyon hücresi (asetilen \text{C}_2\text{H}_2 veya hidrojen siyanür \text{HCN} absorpsiyon hücresi gibi) ile donatılmıştır. Gaz moleküllerinin absorpsiyon kuantum geçiş dalga boyları, doğal fiziksel sabitlerdir ve çevresel sıcaklıktan veya gerilimden etkilenmezler, bu da son derece kararlı bir mutlak dalga boyu ölçeği sağlar.
-
Yazılım Gerçek Zamanlı Diferansiyel İşlemi: Her dalga boyu tarama döngüsü (tarama periyodu) içinde, demodülatör yazılımı, ölçüm kanalının dalga boyu örnekleme değerini \lambda_{\text{meas}} ve dahili gaz absorpsiyon hücresi referans kanalının dalga boyu ölçüm değerini eşzamanlı olarak toplar. Yazılım, referans absorpsiyon pikinin standart bilinen fiziksel dalga boyuna göre mevcut kayma miktarını \Delta\lambda_{\text{ref}} hesaplar.
-
Otomatik Çıkarma Formülü: Yazılım, fiili ölçüm noktası dalga boyunu çıktılamadan önce tüm kanallarda sıfır kayması çıkarma işlemini otomatik olarak hesaplar:
\lambda_{\text{corrected}} = \lambda_{\text{meas}} - \Delta\lambda_{\text{ref}}Bu dinamik diferansiyel algoritma ile, demodülatörün kaynak veya optik bileşenlerin sıcaklık kaymasından kaynaklanan tarama ekseni ofseti \Delta\lambda_{\text{ref}} gerçek zamanlı olarak iptal edilir.
2. Dahili Sabit Sıcaklık Referans Izgarasına (Thermostatted Reference FBG) Dayalı Göreceli Diferansiyel İşlem
Donanım bir gaz absorpsiyon hücresi ile entegre değilse, bazı cihazlar dahili bir referans izgara çözümü kullanır:
-
Demodülatör, hiçbir mekanik gerilimden etkilenmeyen dahili bir optik izgara (Referans FBG) ile entegre edilmiştir ve hassas bir sıcaklık kontrol (TEC) modülüne yerleştirilerek mutlak olarak sabit bir sıcaklık ortamında (örneğin, 25.0^\circ\text{C} 'de sabitlenmiş) tutulur.
-
Demodülatör yazılımı, bu referans izgaranın dalga boyunu gerçek zamanlı olarak izler. Harici sıcaklığı ve gerilimi sabit kaldığı için, referans izgara dalga boyunda bir kayma tespit edildiğinde, bu kayma demodülatörün optik modülünün dahili sıcaklık kayması \Delta\lambda_{\text{inst}} olarak kabul edilir.
-
Yazılım daha sonra tüm sensör kanalı dalga boylarına bir düzeltme algoritması uygular:
\lambda_{\text{corrected}} = \lambda_{\text{meas}} - \Delta\lambda_{\text{inst}}
3. Dahili Sıcaklık Sensörleri ve Fabrika Kalibrasyonlu ÇokluPolinom Uyumlu Telafi Eğrisine Dayalı
Dahili optik hizalama referansı olmayan demodülasyon cihazları için, yazılım öncelikle donanımdaki çok noktalı sıcaklık sensörlerine ve önceden ayarlanmış algoritmik modellere dayanır:
-
Fabrika Kalibrasyonu: Cihaz, fabrika çıkışından önce tam çalışma sıcaklığı aralığında (örneğin, -20^\circ\text{C} \sim +60^\circ\text{C} ) yüksek ve düşük sıcaklık test kutusunda sıcaklık kayması kalibrasyonundan geçer, böylece şasi iç sıcaklığı T_{\text{inst}} ile dalga boyu kayma miktarı \Delta\lambda_{\text{drift}} arasında çoklu polinom uyumlu bir eğri oluşturulur:
\Delta\lambda_{\text{drift}} = f(T_{\text{inst}}) = a_0 + a_1 \cdot T_{\text{inst}} + a_2 \cdot T_{\text{inst}}^2 -
Yazılım Dinamik Çıkarma: Demodülatör yazılımı, çalışması sırasında elektromekanik modülün dahili sıcaklık sensörü değerini T_{\text{inst}} sabit frekansta okur, uyumlu eğriye yerleştirerek mevcut cihaz sıcaklık kaymasını gerçek zamanlı olarak hesaplar ve ölçülen verilerden otomatik olarak çıkarır.
Resmi Ürün ve Teknik Uygulama
Resmi OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator ürününde, sistem yüksek hassasiyetli demodülatör algoritmaları ve kararlı donanım kalibrasyon mekanizmaları ile entegre edilmiştir. Varsayılan dalga boyu aralığı 1525 ila 1565nm (veya 1528 ila 1568nm) arasındadır, 4, 8, 16, 32 kanal özelleştirmesini destekler ve varsayılan dalga boyu çözünürlüğü 1pm’dir (0.1pm özelleştirilebilir). Donanım, 10Hz, 50Hz, 100Hz gibi veri örnekleme frekanslarını destekler; varsayılan olarak yerleşik B/S mimarisi ve C/S mimarisi demodülatör yazılımları, dalga boyu kalibrasyonu ve gerçek zamanlı veri çıkarma mantığına sahip olup, çevresel sıcaklık dalgalanmalarının neden olduğu sistem ölçüm hatalarını etkili bir şekilde bastırabilir.
Optik Izgara Demodülatörlerinin teknik parametreleri ve yazılım fonksiyon mimarisi detayları hakkında daha fazla bilgi için lütfen OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator Özellikleri bölümüne bakınız.