Bu kadar ince cam ipliği doğrudan makineye yapıştırırsam ne gibi sonuçları olur?
Çapı yalnızca 125\ \mu\ \text{m} (çıplak fiber) veya yaklaşık 155\ \ \mu\ \text{m} ile 255\ \mu\ \text{m} (poliimitten veya akrilattan yapılmış yeniden kaplama ile) arasında değişen çıplak fiber Bragg gratings (FBG’ler) doğrudan çalışan bir makineye yapıştırıldığında, hem kısa hem de uzun vadede ciddi fiziksel ve mühendislik sonuçları doğuracaktır.
Doğrudan yapıştırılmış çıplak gratings’in yol açabileceği beş ana sonuç şunlardır:
1. Anlık veya Kısa Süreli Yorgunluk Kırılması (Mekanik Arıza)
Fiberin çekirdek malzemesi yüksek saflıkta silika camdır ( \text{SiO}_2 ), kendi başına çok yüksek eksenel çekme mukavemetine sahip olmasına rağmen, büyük bir kırılganlığa sahiptir ve mikroskobik kusurların yayılmasından dolayı kesme veya eğilme kırılmasına kolayca uğrar.
Mekanik ekipman çalışırken genellikle yüksek frekanslı küçük titreşimler, dönme veya termal genleşme ve büzülmeden kaynaklanan göreceli fiziksel yer değiştirmeler eşlik eder. Çıplak gratings doğrudan yapıştırıldığında, yapışma sınırında aşırı gerilim yoğunlaşması oluşacaktır. Makine kesme kuvvetine veya küçük eğilme deformasyonuna maruz kaldığında, çıplak fiber, çatlakların döngüsel gerilim altında hızla yayılmasından dolayı gevrekleşerek kırılacaktır.
2. Gerinim ve Sıcaklığın Çapraz Duyarlılığı (Karışık Ölçüm Verileri)
Fiber Bragg grating’in yansıma merkezi dalga boyu ( \lambda_B ) hem sıcaklığa ( T ) hem de gerinime ( \varepsilon ) doğal bir duyarlılık gösterir. Temel fizik denklemi şöyledir:
\Delta\lambda_B = \lambda_B ( (1 - p_e)\varepsilon + (\alpha_f + \xi)\Delta T )
Burada:
- p_e etkin fotoelastik katsayıdır.
- \alpha_f ve \xi sırasıyla fiber malzemenin termal genleşme ve termal optik katsayılarıdır.
Çıplak grating doğrudan makine yüzeyine yapıştırılırsa, çözücü tarafından alınan dalga boyu kayması ( \Delta\lambda_B ) makinenin deformasyonundan (gerinim) mı yoksa makinenin ısınmasından (sıcaklık) mı kaynaklandığını ayırt edilemez. Fiziksel düzeyde bir ayrışma gerçekleşmediği için, ölçülen verilerin akademik ve mühendislik açısından hiçbir referans değeri olmayacaktır.
3. Düzensiz Gerinim İletimi ve Sürünme (Sinyal Bozulması)
Sürünme (yapıştırıcı gibi epoksi veya hızlı kuruyan yapıştırıcıların elle sürülmesi) grating bölgesi boyunca yapıştırıcı katmanının kalınlığının, genişliğinin ve yapıştırıcının kürlenme büzülme kuvvetinin tekdüze olmasını sağlamak zordur:
- Yansıma Piki Deformasyonu: Yapıştırıcının düzensiz sürülmesi, grating bölümünde düzensiz gerilime neden olarak orijinal keskin yansıma pikinin genişlemesine, yayılmasına ve hatta pik bölünmesine (Chirp etkisi) yol açacaktır.
- Yapışkanlık ve Sürünme: Yapışkan tabaka, makinenin döngüsel gerilimi veya sıcaklık döngüsü altında yüksek moleküler kaymaya (sürünme) maruz kalacak ve uzun vadeli ölçüm verilerinin sıfır noktasında kaymaya neden olarak doğrusal ve kararlı gerinim iletiminin elde edilmesini engelleyecektir.
4. Kimyasal Erozyon ve Çevresel Yaşlanma (Sensör Arızası)
Endüstriyel üretim ortamları genellikle kesme sıvıları, yağlayıcılar, nem veya asit ve bazlar gibi kimyasal ortamlar içerir. Konvansiyonel akrilat (Poliakrilat) gibi kaplama katmanları sınırlı sıcaklık ve çözücü direncine sahiptir ve bu ortamların nüfuz etmesiyle şişmeye veya soyulmaya eğilimlidir, bu da fiber yüzeyinin mekanik yapısının bütünlüğünü bozar, ışık kaybını önemli ölçüde artırır veya sensörün tamamen hasar görmesine neden olur.
5. Bakım ve İkincil Değiştirme Uygulanamaması
Doğrudan yapıştırılmış çıplak grating hasar gördüğünde, kürlenmiş sert reçineyi temizlemek makine yüzeyine zarar vermeyi kolaylaştırır ve sensörü değiştirdiğinizde aynı başlangıç yapıştırma durumunu orijinal konuma tam olarak yeniden oluşturmak mümkün değildir, bu da mevcut kalibrasyon eğrilerinin tamamen geçersiz olmasına neden olacaktır.
OFSCN® (Dacheng Yongsheng) Profesyonel Sensör Çözümleri
Pratik mühendislik uygulamalarında, çıplak gratings’in doğrudan yüzeye yapıştırılarak kullanılması kesinlikle yasaktır. Belirli ölçüm gereksinimlerine göre, fiber Bragg gratings’i korumak ve ayırmak için bilimsel ve standartlaştırılmış fiziksel kapsülleme kullanılmalıdır. Dacheng Yongsheng (OFSCN®), farklı test fiziksel miktarları için aşağıdaki endüstriyel sınıf sensörleri geliştirmiştir:
I. Sıcaklık Ölçümü İçin (Gerinim Mekanik Ayırması)
Makine yüzeyindeki sıcaklık artışını, makinenin kuvvet deformasyonundan veya titreşiminden etkilenmeden hassas bir şekilde ölçmek istiyorsanız, mekanik yalıtım etkisi olan çelik boru kapsüllemesi kullanılmalıdır:
- OFSCN® 300°C Zırhlı Fiber Bragg Grating Sıcaklık Sensörü
Yüksek derecede minyatürleştirilmiş tek katmanlı dikişsiz çelik boru kullanarak yapısal koruma sağlar, varsayılan dış çap yalnızca 0.9\ \text{mm}'dir ( 0.5\ \text{mm}'ye kadar özelleştirilebilir). Bu, son derece yüksek termal iletkenlik tepki hızını sağlarken, fiberi makinenin mekanik geriniminden tamamen izole eder.
- OFSCN® 500°C Yüksek Sıcaklık Fiber Bragg Grating Sıcaklık Sensörü
Yüksek sıcaklık ortamları veya yerel sürtünmenin yoğun olduğu makine yüzeylerinin sıcaklık ölçümü için tasarlanmıştır, dış silindir aynı zamanda mükemmel darbe önleme ve gerinim girişimi önleme özelliklerine sahiptir.
II. Deformasyon ve Gerilim Ölçümü İçin (Yüksek Doğrusallık ve Yorgunluk Direnci)
Makinenin kuvvet deformasyonunu veya titreşim gerinimini izlemek istiyorsanız, sensörün yüksek doğruluklu, doğrusal gerinim iletimi ve son derece yüksek yorgunluk ömrü sağlaması gerekir:
- OFSCN® Elastik Alaşım Boru Kapsüllü Fiber Bragg Grating Gerinim Sensörü
Yüksek geri tepme özelliğine sahip özel elastik alaşım boru (varsayılan dış çap 1.1\ \text{mm}) ile kapsüllenmiştir. İç gratings’i titreşim şokundan korurken, yüksek doğruluklu deformasyon iletimi sağlar ve fabrikada son derece hassas bir doğrusal formül (birimi \mu\varepsilon/\text{pm} ) ile kalibre edilmiştir.
- OFSCN® Yüzeye Yapıştırılabilir Fiber Bragg Grating Gerinim Ölçer
Endüstriyel sınıf I-şekilli paslanmaz çelik veya alüminyum alaşımlı plakalara hassas yapıştırma kapsüllemesi kullanır. 3.6\ \text{cm} gibi çok kısa boyutlar mevcuttur, yapıştırma veya dört noktalı kaynakla yüzeye yapıştırma için destekler, kısa açıklıklar ve yüksek hassasiyetli yapısal deformasyon izleme için özel olarak tasarlanmıştır.
