Kā inženieru profesionālis es vēlos dalīties ar dažiem praktiskiem ieskatiem par FBG Fiber Bragg Grating{0}}kā tas darbojas, kam tas ir piemērots un kur tas iederas starp sakaru šķiedru un sensoru. Sākot ar vienkāršiem pamatiem un beidzot ar reālu iepriekš nospriegota kabeļa spēka uzraudzību stikla aizkaru sienās, šis raksts palīdzēs jums ātri saprast, kā ārēji uzstādītus FBG Fiber Bragg Grating sensorus var izmantot, lai uzraudzītu fasādes drošību precīzi, ilgtermiņā un bez iejaukšanās.
Kas ir Fiber Bragg režģis?
FBG Fiber Bragg režģis ir īsa optiskās šķiedras kodola daļa, kurā ir ierakstītas periodiskas refrakcijas indeksa bārkstis, tāpēc šis šķiedras gabals spēcīgi atspoguļo tikai vienu noteiktu viļņa garumu un ļauj iziet visus pārējos viļņu garumus. Tā joprojām izskatās kā parasta vienmoda{1}}šķiedra, taču darbojas kā niecīgs viļņa garuma-selektīvs spogulis, ko var izmantot sakaru optiskai filtrēšanai un spriedzes/temperatūras pārvēršanai viļņa garuma maiņās uztverē.
FBG Fiber Bragg režģa pamatkoncepcija
Fiber Bragg režģis būtībā ir periodiska refrakcijas indeksa modulācija, kas rakstīta gar šķiedras kodolu, parasti izmantojot UV lāzeru un fāzes masku. Kad platjoslas gaisma iet cauri, tikai tie viļņu garumi, kas atbilst režģa nosacījumiem, tiek spēcīgi atspoguļoti, tāpēc atstarotā centra viļņa garumu var uzskatīt par salasāmu "etiķeti" saziņai vai uztveršanai.
Darbības princips (Bragg stāvoklis un atstarošanas viļņa garums)
Optisko šķiedru lieliskā režģa darbība atbilst Braga nosacījumam λ_B=2 n_eff Λ, kur λ_B ir atstarotais viļņa garums, n_eff efektīvais laušanas koeficients un Λ režģa periods. Ārējā deformācija un temperatūra nedaudz mainās n_eff un Λ, izraisot nelielas, bet izmērāmas nobīdes λ_B, kas ir optiskās šķiedras bragg režģa sensora fiziskais pamats.
Saistība un atšķirības ar parasto optisko šķiedru
Optisko šķiedru režģis nav jauns materiāls, bet gan vietēja standarta šķiedras struktūras modifikācija: tāds pats stikls un diametrs, tikai periodiski modulējot no dažiem milimetriem līdz centimetriem serdes. Parastā šķiedra galvenokārt nodrošina zemu-pārraides zudumu, savukārt Fiber Bragg Grating segments kļūst par šaurjoslas atstarojošu optisko ierīci-patieso sensora elementu-, ko kā pārraides ceļu savieno pārējā šķiedra.
Izplatītākie FBG Fiber Bragg režģu veidi
Visizplatītākie FBG Fiber Bragg režģu veidi ietver vienotus režģus (nemainīgs periods, viens šaurs atstarošanas maksimums), čivinātos režģus (mainīgs periods, platjoslas atstarošana dispersijai vai plaša -diapazona reakcijai) un režģu blokus (vairāki režģi ar dažādiem centra viļņu garumiem vienā šķiedrā) viļņa garuma{1}{}multipleksai uztveršanai.
FBG Fiber Bragg režģa galvenie veiktspējas parametri
Optisko šķiedru bragg režģa galvenie parametri ir atstarošanas viļņa garums, joslas platums, atstarošanas spēja un jutība. Sensorē mums galvenokārt rūp tas, cik precīzi var noteikt viļņa garumu (šaurs joslas platums, laba atstarošanās spēja) un cik spēcīgi tas reaģē uz deformāciju un temperatūru, kā arī ilgtermiņa stabilitāti un noguruma pretestību, kas nosaka, vai ierīce ir piemērota reālai inženiertehniskai lietošanai.
Kam izmanto FBG Fiber Bragg režģi? - Tipiski lietojumi no saziņas līdz uztveršanai
Optisko šķiedru bragg režģa lielākā iezīme ir tā, ka tā ir ganoptiskais filtrsun asensors elements. Kamēr mēs izmantojam tās divas galvenās īpašības,-tas atspoguļo tikai noteiktu viļņa garumu, un šis viļņa garums mainās, mainoties videi-, mēs varam izstrādāt dažādu veidu lietojumprogrammas. To pirmo reizi izmantoja optisko sakaru sistēmās filtrēšanai, viļņu garuma dalīšanai un dispersijas kompensēšanai; vēlāk inženieri saprata, cik tā ir jutīga pret deformāciju un temperatūru, un tā ir kļuvusi par galveno sensoru tehnoloģiju strukturālās veselības uzraudzības, elektroenerģijas, kabeļu un cauruļvadu nozarēs.
FBG Fiber Bragg režģis komunikācijās: filtrēšana, WDM un dispersijas kompensācija
Optisko sakaru sistēmās viena šķiedra bieži vien vienlaikus pārvadā daudzus viļņa garuma kanālus, tāpēc mums ir precīzi "jāizvēlas" viens vai vairāki viļņu garumi vai jāapstrādā daži viļņu garumi atšķirīgi. Kā šaurjoslas atstarotājs Fiber Bragg režģis ir ideāli piemērots kā optiskais filtrs: platjoslas gaisma ieplūst, tiek atstarota tikai neliela josla ap Bragg viļņa garumu, bet pārējā daļa iet cauri. Kaskādējot vairākas optiskās šķiedras bragg režģa ierīces ar dažādiem centra viļņu garumiem, mēs varam realizētWDM/DEMUXun atdala kanālus pēc viļņa garuma; čirkstošās optiskās šķiedras bragg režģa ierīces nodrošina platjoslas atstarošanos, un tās var izmantot izkliedes kompensēšanai garās saitēs. Komunikācijā Fiber Bragg Grating darbojas kā pasīvs optiskais komponents, līdzīgi filtriem, režģiem un WDM moduļiem.
FBG Fiber Bragg režģis sensorā: deformācija, temperatūra, spiediens un vibrācija
Ja fokusējamies no “filtrēšanas” uz “viļņa garuma novirzi”, FBG Fiber Bragg režģis kļūst par augstas{0}}precizitātes sensoru. Ārējā deformācija (spriegums/saspiešana) maina šķiedras garumu un laušanas koeficientu, un temperatūra ietekmē arī Brega viļņa garumu, izmantojot termisko izplešanos un termo-optiskos efektus, tāpēc, izsekojot atstarotajam viļņa garumam reāllaikā, mēs varam secināt deformāciju un temperatūru. Ar piemērotu mehānisko konstrukciju un iepakojumu optiskās šķiedras režģis var arī netieši izmērīt spiedienu, slodzi, paātrinājumu un vibrāciju,-piemēram, savienojot to ar sijām, plāksnēm, armatūras stieņiem vai gultņiem vai iestrādājot elastīgos elementos, lai sīkas deformācijas kļūtu par viļņa garuma nobīdēm. Salīdzinot ar tradicionālajiem elektriskajiem sensoriem, Fiber Bragg režģa sensors ļauj virknē ierakstīt daudzus režģus uz vienas šķiedras, ļaujot veikt vairāku-punktu vai gandrīz{7}}izkliedētu mērījumu pa līniju.
FBG Fiber Bragg režģis struktūras veselības uzraudzībā (SHM): tilti, tuneļi, vēja turbīnas, ēkas
Strukturālās veselības uzraudzībā FBG Fiber Bragg Grating ir kļuvis par ļoti nobriedušu tehnisko ceļu. Tipiski pielietojumi ietver kabeļu spēka uzraudzību tilta balstu kabeļos un pakaramajos (šķiedru optikas režģa novietošana uz kabeļa, enkura vai speciāla slodzes elementa, lai izsekotu kabeļa spriegumu laika gaitā), oderējuma deformācijas un konverģences uzraudzību tuneļos un metro konstrukcijās (šķiedru optikas režģa deformācijas sensoru izvietošana uz oderēm vai gredzenveida stieņiem), deformācijas un vēja vibrācijas uzraudzībai. brīdinājums par kļūmēm un ilgtermiņa tiešsaistes spēku un pārvietošanās uzraudzība-augstceltņu galvenajos elementos, savienojumos un kabeļos-augstceltnēs, kosmosa kopnēs un stikla aizkaru sienās. Šeit Fiber Bragg Grating izceļas, pateicoties tā izturībai pret elektromagnētiskiem traucējumiem, liela-attāluma pārraidei, vairāku-punktu multipleksēšanai un piemērotībai ilgstošai-iegultai vai slēptai instalēšanai.
FBG Fiber Bragg režģis enerģētikā un rūpniecībā: jauda, kabeļi, cauruļvadi
Enerģētikas un rūpniecības nozarēs svarīga loma ir arī FBG Fiber Bragg Grating. Energosistēmās to var izmantot transformatora tinumu temperatūras uzraudzībai, kopņu temperatūras uzraudzībai un ĢIS aprīkojuma stāvokļa uzraudzībai, pārvarot elektroinstalācijas sarežģītību un termopāru un RTD vājo pret-traucējumu veiktspēju augstsprieguma{2}}vidēs. Kabeļu lietojumos optisko šķiedru režģi var iegult vai pievienot augstsprieguma-barošanas kabeļos, hibrīda strāvas-šķiedru kabeļos un zemūdens kabeļos, lai uzraudzītu darba temperatūru un lieces deformāciju un pat noteiktu karstos punktus maršrutā. Naftas, gāzes un ķīmiskajā rūpniecībā optisko šķiedru režģu sensorus var pievienot vai iegult liela attāluma cauruļvados, spiedientvertnēs un uzglabāšanas tvertnēs, lai uzraudzītu spiedienu, deformāciju un noplūdes{8}}saistītas anomālijas. Tā kā šķiedra nav-vadoša, izturīga pret koroziju un spēj pārraidīt lielos{12}}attālumos, tā ir piemērota augstspriegumam, augstai temperatūrai, spēcīgai EMI un sprādzienbīstamai videi.
FBG Fiber Bragg režģa sensors salīdzinājumā ar tradicionālo elektrisko sensoru
Salīdzinājumā ar tradicionālajiem elektriskajiem sensoriem, piemēram, pretestības deformācijas mērītājiem, termopāriem un sprieguma/strāvas{0}}tipa devējiem, FBG Fiber Bragg Grating sensoriem ir viena galvenā atšķirība: tas izmanto viļņa garumu, nevis spriegumu vai pretestību kā signālu. Tās galvenās priekšrocības ir:
- Spēcīgi pret{0}}traucējumi — signālu pārraida gaisma optiskajā šķiedrā, un tas ir imūns pret elektromagnētiskiem traucējumiem, ideāli piemērots augsta-sprieguma un spēcīgas-EM vidēs;
- Liela-attāluma, vairāku-punktu multipleksēšana — daudz dažādu viļņu garuma optiskās šķiedras šķiedru režģa sensorus var kaskādēt uz vienas šķiedras un koplietot vienu pieprasītāju, kas ir ērts liela-attāluma vairāku{4}}punktu uzraudzībai;
- Drošība un izolācija — pati šķiedra nav-vadoša un bez dzirksteļiem-, piemērota sprādzienbīstamai videi;
- Ilgtermiņa stabilitāte un izturība pret apkārtējo vidi — ar pareizu iepakojumu Fiber Bragg Grating var darboties gadiem ilgi mitrā, korozīvā vai starojuma vidē.
Protams, Fiber Bragg režģis nav "perfekts visos veidos": atsevišķi sensori parasti ir dārgāki nekā vienkārši elektriskie mērinstrumenti, sistēmai ir nepieciešams īpašs optiskais pieprasītājs, un slikta uzstādīšana vai iepakojums var kaitēt spriedzes pārnešanai un precizitātei. Daudzos projektos saprātīgāka pieeja ir optisko šķiedru režģi uzskatīt par risinājumu vidēja{1}} līdz liela-attāluma, vairāku-punktu, augstas-uzticamības uzraudzībai, ko izmanto kopā ar tradicionālo elektrisko sensoru, nevis mēģina aizstāt visu.
No sakaru kabeļiem līdz sensoru kabeļiem: kā FBG Fiber Bragg režģis attiecas uz optiskajiem kabeļiem
Pamatā optiskās šķiedras režģis ir tikai dažus centimetrus pārveidotas šķiedras{0}}, taču, lai darbotos reālos projektos, tai ir jābūt savienotai ar desmitiem vai simtiem metru gara optiskā kabeļa un optiskā tīkla. Īsumā: Fiber Bragg Grating ir uzrakstīts uz šķiedras, tiek nēsāts kabelī un darbojas optiskajā tīklā.
Uz kuras šķiedras ir rakstīts FBG Fiber Bragg Grating?
Lielākā daļa optisko šķiedru režģa ierīču ir rakstītas uz standarta vienmoda{0}}šķiedras (piem., G.652D, G.657 bend-nejutīgas), jo ir mazi zudumi, saprātīgas izmaksas un laba saderība ar sakaru sistēmām. Stingrākiem līkumiem vai blīvu iekštelpu/aizkaru sienu maršrutēšanai priekšroka tiek dota nejūtīgai šķiedrai-; skarbos apstākļos var izmantot īpašas šķiedras, taču loģika vienmēr ir: izvēlieties videi atbilstošo šķiedru, pēc tam ierakstiet optiskās šķiedras bragg režģi, kur nepieciešams.
Sensācijas kabelis pret sakaru kabeli
Gan sensoru, gan sakaru kabeļiem ir šķiedra, stiprības elementi un apvalki, taču tie koncentrējas uz dažādām lietām. Sakaru kabeļi ir vērsti uz zemu zudumu un robustumu, cenšoties izolēt šķiedru no ārējās mehāniskās ietekmes. Sensoru kabeļiem ir ne tikai jāizturas, bet arī jāļauj strukturālajai deformācijai efektīvi pārnest uz optiskās šķiedras bragg režģi, tāpēc dizainparaugi var izmainīt-caurules struktūru, pievienot metāla/FRP nesējus vai savienojošos slāņus un dažkārt vienā kabelī sajaukt "sensoršķiedras" ar "tīrajām pārraides šķiedrām".
Kas atrodas pilnā FBG Fiber Bragg Grating sensora ķēdē?
Tipiskā ķēde ietver: (1) priekšpuses{1}}sensorus ar optisko šķiedru režģi (spriegums, temperatūra, kabeļa spēks utt.); (2) pārvades kabeļi no konstrukcijas uz vājstrāvas vai aprīkojuma telpu; (3) pieprasītājs un programmatūra demodulācijai, uzglabāšanai un trauksmes signāliem. Lielākās sistēmās starp tiem tiek pievienoti optiskie sadalītāji, plākstera paneļi un savienojuma aizdares -standarta telekomunikāciju aparatūra-.
Kāpēc šķiedru un kabeļu kvalitātei ir nozīme-ilgtermiņa stabilitātei?
Lai gan FBG Fiber Bragg Grating sistēmas "viedā daļa" ir jautātājs un programmatūra, ilgtermiņa stabilitāte galvenokārt ir atkarīga no pamata šķiedras un kabeļa kvalitātes. Ja šķiedras stiprība, mikro-lieces veiktspēja vai pārklājuma novecošanās ir vāja vai ja kabelim ir vāja stiepes/lieces/temperatūras pretestība, problēmas parādīsies vēlāk kā lielāki zudumi un mērījumu novirze. Tāpēc uzticamu šķiedru un kabeļu izvēle un to pielāgošana reālajai maršrutēšanas videi (iekštelpām/ārtelpām, zeme/aizkaru siena/kabelis u. c.) ir galvenais, lai panāktu stabilu ilgtermiņa uzraudzību{5}}.
Kas ir FBG Fiber Bragg Grating kabeļa spēka uzraudzība un kādu problēmu tas atrisina?
FBG Fiber Bragg režģa kabeļa spēka uzraudzība nozīmē Fiber Bragg režģa sensoru uzstādīšanu uz kabeļiem, kabeļa spriedzes mērīšanu reāllaikā un pārveidošanu par kabeļa spriegojumu. Galvenā inženiertehniskā problēma, ko tas risina, ir: kabeļa spēku uz galvenajiem elementiem nevar pārbaudīt tikai vienu reizi spriedzes laikā – tam ir jābūt redzamam un precīzam visā kalpošanas laikā, īpaši stikla aizkaru sienām, kas ir ļoti jutīgas pret deformācijām un pārvietošanos.
Kabeļu-atbalstītas stikla aizkaru sienas un iepriekš nospriegoti kabeļi
Kabeļu-atbalstītās un kabeļu-tīkla stikla aizkaru sienās stikla paneļus no galvenās konstrukcijas "karājas" vairāki iepriekš nospriegoti tērauda kabeļi. Šie kabeļi gan nes slodzi, gan kontrolē vispārējo stabilitāti un deformāciju. Lai saglabātu fasādes līniju un nobīdi pašsvara, vēja un temperatūras robežās, uzstādīšanas laikā tiek pielietots noteikts sākotnējais kabeļa spēks, un tas, vai šis spēks saglabājas saprātīgā ekspluatācijas diapazonā, ir ļoti svarīgi drošībai un komfortam.
Kāpēc aizkaru sienas kabeļa spēkam ir nepieciešama ilgstoša-uzraudzība?
Kabeļa spēks nav nemainīgs. Laika gaitā materiāla atslābums, enkura slīdēšana, temperatūras izmaiņas un sekundāras konstrukcijas deformācijas izraisīs tā novirzi no projektētās vērtības. Spēcīgs vējš, celtniecības slodzes vai vietējie bojājumi dažos kabeļos var izraisīt neparastu spēku. Ja veicat mērījumu tikai vienu reizi pabeigšanas vai pieņemšanas brīdī, vidēja- vai-termiņa spēka zudumu vai nelīdzsvarotību ir grūti noteikt, kas galu galā var izpausties kā stikla plaisāšana, locītavu bojājumi vai pārmērīga fasādes -ārpus-plaknes deformācija.
Tradicionālās kabeļu spēka pārbaudes metodes un to ierobežojumi
Tradicionālās metodes ietver vibrācijas metodi, trīs{0}}punktu liekšanu (loka spēka mērītāju) un hidraulisko mērītāju. Vibrācijas metode nosaka kabeļa spēku no dabiskās frekvences, bet ir jutīga pret robežnosacījumiem, temperatūru un traucējumiem. Trīs-punktu liekšana balstās uz ģeometrisko stingrību un novirzi, ar lielām telpas prasībām un neskaidriem pieņēmumiem par aksiālo stingrību/robežu. Hidrauliskie mērinstrumenti ir ērti noslogojuma laikā, taču būtībā tie ir celtniecības instrumenti, un tie nevar palikt uz konstrukcijas ilgstošai tiešsaistes uzraudzībai. Kopumā šīs metodes vai nu nav piemērotas pastāvīgai izvietošanai, vai arī nav pietiekami automatizētas, lai nodrošinātu nepārtrauktus laika{7}}vēstures datus.
Priekšrocības un izaicinājumi, izmantojot FBG Fiber Bragg režģi kabeļa spēka uzraudzībai
Uzstādot FBG Fiber Bragg režģa sensorus uz kabeļa vai komponentiem, kam ir skaidra mehāniska saistība ar to, kabeļa spēka izmaiņas var pārvērst viļņa garuma nobīdēs un mērīt ar augstu precizitāti lielos attālumos un vairākos punktos. Priekšrocības ietver imunitāti pret elektromagnētiskiem traucējumiem, daudzu punktu multipleksēšanu vienā šķiedrā un vieglu integrāciju ar esošo optisko kabeļu un aprīkojuma telpas infrastruktūru, kas atbilst aizkaru sienu sarežģītajam maršrutam un videi. Problēmas ir nodrošināt uzticamu mehānisko savienojumu, nesabojājot kabeli, izstrādāt iepakojumu ar pietiekamu jutīgumu, bet zemu uzstādīšanas -izraisītu kļūdu, kā arī līdzsvarot aprīkojuma/jautātāja izmaksas ar projekta lielumu.
Galvenās inženiertehniskās prasības kabeļu spēka uzraudzības sistēmai
No inženiertehniskā viedokļa "labai" kabeļa spēka uzraudzības sistēmai: precīzi jāmēra (laba precizitāte un atkārtojamība), jāredz pilns attēls (laika gaitā jāfiksē izmaiņas), jādarbojas ilgi (stabila ārpus telpām), maz jātraucē (jābūt pēc iespējas mazāk traucējošam kabelim un fasādei) un jābūt apkopjamai (sensori/priekšējā{1}}gala daļas var tikt pārbaudītas vai nomainītas, ja nepieciešams). FBG Fiber Bragg Grating kabeļa spēka uzraudzība ir pievilcīga, jo ar labi-izstrādātām ārējām skavas un sensoru kabeļiem tas piedāvā praktisku kompromisu starp šīm prasībām.
Ārēji uzstādīts FBG Fiber Bragg režģa kabeļa spēka sensors: princips un konstrukcijas dizains
Ideja ir vienkārša: uz kabeļa ir piestiprināta neliela skava, un tās iekšpusē ir īss šķiedras gabals ar FBG Fiber Bragg režģi. Kad kabelis ir noslogots, tā nelielais pagarinājums caur skavu tiek pārnests uz optiskās šķiedras bragg režģi, izraisot atstarotā viļņa garuma izmaiņas. Pratītājs nolasa šo viļņa garuma nobīdi un pārvērš to kabeļa spēkā. Pats kabelis nav jāgriež, jāurbj vai jāmetina.
Ar stiprinājumu{0}}pamatots mērīšanas princips
Armatūras{0}}pieejā tiek izmantota speciāli izstrādāta metāla vai sakausējuma skava, kas piestiprināta pie kabeļa, lai tā deformētos kopā ar kabeli. FBG Fiber Bragg režģis ir piestiprināts šīs skavas deformācijas jutīgajā vietā. Mainoties kabeļa spēkam, skava tiek izstiepta vai saspiesta; ļoti spriedzes-jutīgais optiskās šķiedras bragg režģis "reģistrē" šo deformāciju kā viļņa garuma nobīdi, tādējādi ļaujot netieši izmērīt kabeļa spēku.
Strukturālās iezīmes ārēji montētiem/skavas-uz FBG Fiber Bragg režģa kabeļa spēka sensoriem
Tipisks ārēji uzstādīts ({0}}piestiprināts) sensors sastāv no trim daļām: skavas korpusa, kas saskaras ar kabeli, iekšējā elastīgā slodzes-nesošā elementa un FBG Fiber Bragg režģa šķiedras, kas pielīmēta vai piemetināta. Visa iekārta ir izgatavota kā sadalīta skava vai apkakle, ko var atvērt un novietot ap kabeli, pēc tam nofiksēt ar skrūvēm vai aizbīdņiem-nav nepieciešams pārgriezt kabeli vai demontēt enkurus. Galvenais dizaina mērķis ir stingri nostiprināt, būtiski nemainot kabeļa sākotnējo spēka stāvokli.
Galvenie faktori, kas ietekmē mērījumu precizitāti: jutība, uzstādīšanas kļūda, deformācijas pārnešana
Neiedziļinoties formulās, vissvarīgākie ir trīs punkti:
Jutība – kabeļa spēka izmaiņām ir jābūt pietiekami "pastiprinātām", lai Fibre Bragg režģis varētu skaidri noteikt;
Deformācijas pārnešana – reālā kabeļa deformācija pēc iespējas pilnīgāk jāpārnes uz FBG Fibre Bragg režģi;
Uzstādīšanas kļūda — ir jāsamazina vaļīgums, slīdēšana vai nevienmērīga iepriekšēja{0}}pievilkšana uzstādīšanas laikā.
Ārēji uzstādīta sensora konstrukcijas dizains būtībā ir līdzsvars starp šiem trim, nodrošinot, ka optiskās šķiedras režģis "sajūt" kabeļa spēku, nesabojājot kabeli vai radot papildu stresa koncentrāciju.
Ārējās instalācijas priekšrocības aizkaru sienu būvniecībai un apkopei
Salīdzinot ar iegultiem risinājumiem vai griešanu/rievošanu/metināšanu tieši uz kabeļa, ārēji uzstādītais FBG Fiber Bragg režģa kabeļa spēka sensors piedāvā trīs galvenās priekšrocības: nesagraujošu, viegli uzstādāmu un nomaināmu. Tas darbojas kā papildinājums-piederumam: to var uzstādīt vēlākos aizkaru sienas būvniecības posmos vai pat darbības laikā; ja nepieciešama pārbaude vai atkārtota kalibrēšana, sensoru var noņemt un nomainīt, nepieskaroties pašam kabelim. Tas samazina ietekmi uz fasādes konstrukciju un novērš "smagas" izmaiņas sākotnējā kabeļu spēka sistēmā, labāk atbilstot praktiskām drošības un apkopes prasībām.
Gadījuma izpēte: ārēji uzstādīti FBG Fiber Bragg Grating kabeļa spēka sensori uz stikla aizkaru sienām
Atsevišķā gadījuma izpētes rakstā mēs izmantojam stikla aizkaru sienas projektu kā līdzekli, lai sistemātiski sakārtotu ārēji uzstādīto FBG Fiber Bragg režģa kabeļa spēka sensoru inženierijas pielietojumu. Rakstā vispirms ir apskatīta kabeļu-atbalstītu aizkaru sienu izstrāde un tradicionālo kabeļa spēka mērīšanas metožu ierobežojumi, pēc tam salīdzināti dažādu optisko šķiedru šķiedru režģu izkārtojuma stratēģiju priekšrocības un trūkumi, ko ierosinājuši Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao un Tang Jun. Pamatojoties uz reālu projektu, tālāk tiek piedāvāta ārēja augstas kabeļa spēka sensora shēma{{3}{4} Bragg Grating principu, un pārbauda tā precizitāti, stabilitāti un konstruējamību, izmantojot kabeļa spēka datus, kas savākti būvniecības posmā. Gadījuma izpēte skaidri parāda, ka, nesabojājot kabeļus vai būtiski nemainot sākotnējo fasādes konstrukciju, ārēji uzstādītie Fiber Bragg Grating sensori var kalpot kā augstas-precizitātes, kopjams risinājums kabeļu spēka uzraudzībai, nodrošinot kopējamu inženiertehnisko ceļu kabeļu-atbalstītajām aizkaru sienām un līdzīgām kabeļu konstrukcijām.
Darbs ar kabeļu ražotājiem/sistēmu integratoriem: no FBG Fiber Bragg režģa sensora līdz pilniem risinājumiem
Kādi šķiedras un kabeļu produkti ir nepieciešami?
Praktiskai optiskās šķiedras režģa kabeļa spēka uzraudzības sistēmai galvenokārt ir vajadzīgas trīs lietas: (1) sensora šķiedra ar Fiber Bragg režģi, (2) sensoru/padeves optiskie kabeļi, (3) standarta sakaru kabeļi un plākstera vadi statīvā. Sensora skava{4}}izmanto īsu sensoru šķiedru vai mazu īpašu kabeli, ēku maršrutos tiek izmantoti iekštelpu/āra kabeļi, un korpusā viss ir pabeigts ar standarta lāpīšanu. Kabeļu pārdevējiem tā būtībā ir esošo produktu reorganizācija, izmantojot "sensēšanas saiti", nevis tikai "komunikācijas saiti".
No fasādes un jumta līdz vājai{0}}pašreizējai telpai
Aizkaru sienu projektos optiskais ceļš parasti iet no fasādes un jumta caur ēkas ieejas punktu, lejup šahtām uz vājo-pašreizējo telpu. Parasti: āra-nominālais kabelis uz fasādes/jumta → cauri kanāliem vai paplātēm iekļūst ēkā → pāreja uz iekštelpuLSZH/stāvvada kabelislejup pa stāvvadu aprīkojuma telpā. Optisko kabeļu ražotāji un sistēmu integratori var kopīgi-izstrādāt šo pilno maršrutu "no sensora līdz statnei", samazinot vēlāko koordināciju starp civilo, fasādes un MEP.
Integrācija ar ēku kabeļiem un datu centriem
Optisko šķiedru režģa vaicātājs tiek novietots vājstrāvas/iekārtu telpā, un tā dati nonāk BMS, drošības vai datu centra serveros. Šajā darbībā var atkārtoti izmantot esošo ēku šķiedras kabeļus, ODF/plākstera paneļus,MPO/MTP maģistrālesundatu centrsinfrastruktūra: pārraudzības dati tiek ievadīti tīklā, izmantojot Ethernet/fieldbus, un pēc tam tiek apkopoti un vizualizēti augšējā -slāņa vai mākoņa platformās. Tādējādi Fiber Bragg Grating uzraudzība kļūst par vēl vienu datu avotu ēkas digitālajā darbībā, nevis par atsevišķu salu sistēmu.
Šķiedru un kabeļu uzņēmumu loma
Šķiedru un kabeļu uzņēmumiem pašiem nav jāveido Fiber Bragg Grating vaicātāji vai sensori. Viņu galvenās lomas ir: nodrošināt pareizos šķiedru/kabeļus sensoriem un saziņai, kā arī strādāt ar FBG Fiber Bragg Grating pārdevējiem un integratoriem, lai nodrošinātu optisko ceļu no struktūras līdz galam{1}}līdz galam. Tas ļauj viņiem pāriet no vienkāršas kabeļa pārdošanas uz optiskās infrastruktūras piedāvāšanu strukturālai veselības uzraudzībai, viedām ēkām un viedajai infrastruktūrai.
FAQ: bieži uzdotie jautājumi par FBG Fiber Bragg režģi un kabeļa spēka uzraudzību
Kāda ir atšķirība starp Fiber Bragg Grating sensoriem un parastajiem pretestības deformācijas mērītājiem?
FBG Fiber Bragg Grating sensori izmanto viļņa garumu kā signālu un pārraida to optiskajā šķiedrā, tāpēc tie ir imūni pret elektromagnētiskiem traucējumiem un var strādāt lielos attālumos ar daudziem punktiem vienā šķiedras. Pretestības deformācijas mērītāji izmanto pretestības maiņu, vadi ir īsāki un lētāki par vienu punktu, bet pret-traucējumu spēja un mērogojamība liela attāluma, vairāku{3}}punktu uzraudzībai ir vājāka.
Cik FBG Fiber Bragg Grating sensorus var ierakstīt uz vienas šķiedras? Vai viņi traucēs viens otram?
Viena šķiedra var pārvadāt virknē desmitiem Fiber Bragg režģa sensoru, ja vien katram ir atšķirīgs centra viļņa garums un spektri nepārklājas. Pratītājs tos atdala pēc viļņa garuma, tāpēc, pareizi plānojot viļņa garumu, tie netraucēs viens otram.
Kāds aprīkojums ir iekļauts tipiskā Fiber Bragg Grating kabeļu spēka uzraudzības sistēmā?
Parasti jums ir nepieciešams:
Fiber Bragg režģa kabeļa spēka sensori (piestipriniet{0}}vai citi veidi),
Optiskie kabeļi un plākstera vadi no sensora līdz aprīkojuma telpai,
Optisko šķiedru režģa jautātājs,
Datu iegūšana / programmatūra (PC, BMS, SCADA vai mākoņa platforma) displejam, glabāšanai un trauksmes signāliem.
Ja aizkaru sienas projektā jau ir sakaru optiskie kabeļi, vai joprojām ir nepieciešams atsevišķs FBG Fiber Bragg Grating sensora kabelis?
Tehniski optisko šķiedru šķiedru režģa signāli var darboties ar rezerves viena{0}režīma šķiedrām esošajos sakaru kabeļos. Tas, vai tos izmantot atkārtoti vai novietot atsevišķu sensora kabeli, ir atkarīgs no maršrutēšanas, rezerves šķiedru pieejamības un izolācijas prasībām: kritiskai uzraudzībai daudzi īpašnieki skaidrības un uzticamības labad dod priekšroku speciālam šķiedras ceļam.
Kā FBG Fiber Bragg Grating kabeļa spēka uzraudzības izmaksas atšķiras ar tradicionālajām metodēm?
Vienreizējai{0}}pārbaudei tradicionālie instrumenti (vibrācijas metode, hidrauliskais mērītājs utt.) parasti ir lētāki. Taču ilgstošai-vairāku-punktu tiešsaistes uzraudzībai optiskās šķiedras šķiedru režģis-lai gan tam ir nepieciešams jautātājs un lielāks sākotnējais ieguldījums-var samazināt-uz vietas veikto darbu un atkārtotu testēšanu, kā arī bieži vien kļūst rentablāks-visā dzīves cikla laikā.
Kāds ir FBG Fiber Bragg režģa sensoru kalpošanas laiks? Vai apkope / nomaiņa ir vienkārša?
Pats režģis ir rakstīts ar stikla šķiedru un var kalpot daudzus gadus; faktisko kalpošanas laiku galvenokārt ierobežo iepakojums un uzstādīšanas vide (korozija, blīvējums, mehāniski bojājumi). Ārēji uzstādītie Fiber Bragg Grating kabeļa spēka sensori ir izstrādāti tā, lai tie būtu noņemami un nomaināmi, tādēļ, ja kāds neizdodas, tos var nomainīt, nepieskaroties kabeļa korpusam.
Kādas prasības ir izvirzītas FBG Fiber Bragg Grating kabeļu spēka sensoru uzstādīšanas pozīcijai un izgatavošanai?
Sensori jāuzstāda reprezentatīvos, taisnos, pieejamos kabeļa segmentos, kur iespējams, tālāk no enkuriem un sarežģītiem savienojumiem. Uzstādīšanas laikā skavai jābūt vienmērīgi pievilktai, jāizvairās no slīdēšanas vai kabeļa bojājumiem, kā arī šķiedra nedrīkst būt asi saliekta; pēc instalēšanas laba prakse ir veikt dažus rādījumus vai nelielu slodzes testu, lai apstiprinātu stabilas, atkārtojamas vērtības.