Funktionieren alle FBG-Sensorpunkte aus, wenn eine Glasfaser in der Mitte bricht?

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Problembeschreibung

In dieser Diskussion wird eine entscheidende Frage zur Zuverlässigkeit von Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensorsystemen erörtert: Wenn eine optische Faser mit mehreren in Reihe geschalteten FBG-Sensoren in der Mitte bricht, werden dann alle nachfolgenden Sensoren völlig unwirksam?

Technische Analyse

Bei einem in Reihe geschalteten Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensorsystem basiert das Funktionsprinzip auf der kontinuierlichen Übertragung und Reflexion von Licht. Ein Breitband-Lichtsignal von einem Demodulator durchläuft die Faser, passiert jeden FBG-Sensor, der dann spezifische Wellenlängen zum Demodulator zurückreflektiert.

Wenn die optische Faser an einer beliebigen Stelle vor oder zwischen den Sensoren bricht, wird der Lichtpfad unterbrochen.

  • Sensoren nach dem Bruch: Das vom Demodulator ausgesendete Licht kann diese Sensoren nicht erreichen, wodurch sie daran gehindert werden, Signale zurückzureferieren. Folglich werden alle Sensoren, die sich stromabwärts vom Bruch befinden, nicht mehr funktionieren.
  • Sensoren vor dem Bruch: Wenn sich FBG-Sensoren stromaufwärts vom Bruch befinden, bleibt ihr reflektiertes Licht unbeeinflusst und kann über das intakte Fasersegment immer noch zum Demodulator zurückkehren.

Dieses Szenario verdeutlicht ein inhärentes Merkmal serieller Sensorarchitekturen: das Risiko eines Single Point of Failure. Ein einziger Bruch kann einen erheblichen Teil oder sogar die gesamte Überwachungskette jenseits des Bruchpunkts beeinträchtigen.

Lösung und Empfehlung

OFSCN (Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.) bietet umfassende Lösungen und Empfehlungen zur Risikominimierung von Faserbrüchen und zur Gewährleistung der Systemzuverlässigkeit:

  1. Robuste Verkapselungstechnologie:
    OFSCN setzt fortschrittliche und hochbeständige Verkapselungstechnologien ein, um die Glasfaser zu schützen. Dazu gehören die OFSCN®-Legierungsrohrverpackung, die für Hochtemperaturbeständigkeit bis zu 300℃ angepasst werden kann, und die OFSCN®-Polymer-Verbundrohr-Plus-nahtlose-Stahlrohr-Verpackung, die überlegene Wasserdichtigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanische Festigkeit mit Außendurchmessern von bis zu 2,3 mm bietet. Diese Schutzmaßnahmen reduzieren die Wahrscheinlichkeit physischer Schäden an der Faser in rauen Umgebungen erheblich.
  2. Optimiertes optisches Pfaddesign:
    Für kritische Anwendungen, die eine außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit erfordern, sollten Ring- oder redundante Verkabelungsschemata implementiert werden. Diese Designs stellen sicher, dass selbst wenn ein Segment der Faser bricht, das optische Signal die Sensoren weiterhin erreichen oder über einen alternativen Pfad zum Demodulator zurückkehren kann. Obwohl dieser Ansatz die Verkabelungskomplexität und die Kosten erhöhen kann, bietet er eine verbesserte Fehlertoleranz und wird anhand spezifischer Projektanforderungen bewertet.
  3. Sorgfältige Installation und Schutz:
    Während der Installation vor Ort empfiehlt und liefert OFSCN spezielle OFSCN®-Installationsbefestigungen. Durch sorgfältige Verlegung, schützende Ummantelungen und Vermeidung scharfer Biegungen wird die Integrität der Faserverbindung weiter vor potenziellen Schäden geschützt.
  4. Mehrfaser-Mehrkanal-Systeme:
    Für Anwendungen mit einer großen Anzahl von Überwachungspunkten oder hohem Redundanzbedarf in bestimmten Bereichen kann OFSCN parallele Systeme mit mehreren Glasfasern und Demodulatorkanälen entwickeln. In solchen Konfigurationen ist jede Faser für die Überwachung eines Teils des Bereichs oder unterschiedlicher Parametertypen verantwortlich. Dieses Design stellt sicher, dass Schäden an einer Faser den Betrieb des gesamten Sensorsystems nicht beeinträchtigen.

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