为什么工业级包装对FBG传感器至关重要?

在工业场所(如油田、电网)中,裸露光纤会面临哪些物理损坏风险?包装如何充当“机械桥梁”?

在石油钻井平台和电网等工业环境中,裸光纤由于其易碎性,极易受到各种物理损坏的风险。这些风险包括:

  1. 机械应力: 直接挤压、急剧弯曲和过度拉伸很容易折断或损坏裸光纤,导致信号丢失或传感器故障。
  2. 磨损: 与粗糙表面、灰尘或移动部件接触会导致光纤涂覆层磨损,影响其完整性。
  3. 化学暴露: 工业环境通常涉及腐蚀性化学品、油类和溶剂,这些物质会随着时间的推移降解光纤的涂层甚至玻璃本身。
  4. 极端温度: 高温或低温以及快速的热循环会在裸光纤上产生应力,导致微弯或材料疲劳。
  5. 湿气侵入: 水分或湿气会渗入光纤的保护层,加速降解并增加对机械损坏的敏感性。

封装通过提供坚固的外层来保护脆弱的裸光纤免受这些恶劣条件的影响,充当“机械桥梁”。具体来说,它通过以下方式充当机械桥梁:

  • 载荷分布: 封装材料(例如金属管、聚合物涂层)吸收和分散外力,防止其直接作用于裸光纤。这确保光纤本身承受的应力显著减小。
  • 应变传递: 对于应变传感器,封装旨在将被监测结构的应变有效地传递到嵌入的布拉格光纤光栅 (FBG),同时保护 FBG 免受可能导致读数不准确或损坏的局部应力。
  • 环境屏障: 封装可以形成一个物理屏障,防止化学品、湿气和极端温度的侵入,为光纤维持一个更稳定和受保护的微环境。
  • 易于处理和安装: 与需要极其小心的裸光纤相比,封装的传感器在工业环境中更易于处理、安装(例如通过焊接、粘合或夹紧)和布线。

例如,OFSCN 提供各种工业封装的 FBG 传感器,可承受这些恶劣环境。

OFSCN® 合金管封装光纤布拉格光栅应变传感器

使用无缝金属管,消除了粘合剂蠕变等问题,并为长期高温应用提供了坚固的保护。

以下是一些封装的 FBG 传感器的示例: