In qualità di professionista dell'ingegneria, vorrei condividere alcuni spunti pratici sul reticolo in fibra di Bragg FBG-come funziona, a cosa serve e dove si inserisce tra la fibra di comunicazione e la fibra di rilevamento. Partendo da semplici nozioni di base e terminando con un caso reale di monitoraggio della forza dei cavi precompressi nelle facciate continue in vetro, questo articolo ti aiuterà a comprendere rapidamente come i sensori FBG con reticolo in fibra di Bragg montati esternamente possono essere utilizzati per monitorare la sicurezza della facciata in modo preciso, a lungo termine e non invasivo.
Cos'è il reticolo in fibra di Bragg?
Il reticolo di Bragg in fibra FBG è una breve sezione del nucleo di fibra ottica in cui sono scritte le frange dell'indice di rifrazione periodica, quindi questo pezzo di fibra riflette fortemente solo una lunghezza d'onda specifica e lascia passare tutte le altre lunghezze d'onda. Sembra ancora una normale fibra monomodale-, ma agisce come un minuscolo specchio selettivo di lunghezza d'onda-che può essere utilizzato per il filtraggio ottico nelle comunicazioni e per convertire deformazione/temperatura in spostamenti di lunghezza d'onda nel rilevamento.
Concetto di base del reticolo in fibra di Bragg FBG
Il reticolo in fibra di Bragg è essenzialmente una modulazione periodica dell'indice di rifrazione scritta lungo il nucleo della fibra, solitamente utilizzando un laser UV e una maschera di fase. Quando la luce a banda larga passa attraverso, solo le lunghezze d'onda che soddisfano la condizione del reticolo vengono fortemente riflesse, quindi la lunghezza d'onda centrale riflessa può essere trattata come una "etichetta" leggibile per la comunicazione o il rilevamento.
Principio di funzionamento (condizione di Bragg e lunghezza d'onda di riflessione)
Il comportamento del reticolo di Bragg in fibra ottica segue la condizione di Bragg λ_B=2 n_eff Λ, dove λ_B è la lunghezza d'onda riflessa, n_eff l'indice di rifrazione effettivo e Λ il periodo del reticolo. La deformazione esterna e la temperatura cambiano leggermente n_eff e Λ, causando spostamenti piccoli ma misurabili in λ_B, che è la base fisica del rilevamento del reticolo di Bragg in fibra ottica.
Rapporto e differenze con la fibra ottica ordinaria
Il reticolo di Bragg in fibra ottica non è un nuovo materiale ma una modifica strutturale locale della fibra standard: stesso vetro e diametro, con solo pochi millimetri o centimetri del nucleo periodicamente modulati. La fibra ordinaria fornisce principalmente una trasmissione a bassa-perdita, mentre il segmento del reticolo in fibra di Bragg diventa un dispositivo ottico riflettente a banda stretta-il vero elemento di rilevamento-collegato dal resto della fibra come percorso di trasmissione.
Tipi comuni di reticolo in fibra di Bragg FBG
I tipi comuni di reticolo di Bragg in fibra FBG includono reticoli uniformi (periodo costante, singolo picco di riflessione stretto), reticoli intermittenti (periodo variabile, riflessione a banda larga per dispersione o risposta ad ampio-intervallo) e matrici di reticoli (reticoli multipli con lunghezze d'onda centrali diverse in una fibra) per il rilevamento di punti multipli-multiplex di lunghezze d'onda.
Parametri prestazionali chiave del reticolo in fibra di Bragg FBG
I parametri chiave del reticolo di Bragg in fibra ottica sono la lunghezza d'onda di riflessione, la larghezza di banda, la riflettività e la sensibilità. Nel rilevamento, ci preoccupiamo principalmente della precisione con cui la lunghezza d'onda può essere localizzata (larghezza di banda stretta, buona riflettività) e della forza con cui risponde alla deformazione e alla temperatura, insieme alla stabilità a lungo-termine e alla resistenza alla fatica, che determinano se il dispositivo è adatto per un uso ingegneristico reale.
A cosa serve il reticolo in fibra di Bragg FBG? – Applicazioni tipiche dalle comunicazioni al rilevamento
La più grande caratteristica del reticolo di Bragg in fibra ottica è che è allo stesso tempo unfiltro otticoe unelemento sensibile. Finché utilizziamo le sue due proprietà chiave-riflette solo una specifica lunghezza d'onda e tale lunghezza d'onda si sposta quando l'ambiente cambia-possiamo progettare molti tipi di applicazioni. È stato utilizzato per la prima volta nei sistemi di comunicazione ottica per il filtraggio, la divisione della lunghezza d'onda e la compensazione della dispersione; in seguito, gli ingegneri si sono resi conto di quanto sia sensibile alle sollecitazioni e alla temperatura ed è diventata una tecnologia di rilevamento fondamentale nei settori del monitoraggio strutturale, dell'energia, dei cavi e delle condutture.
Reticolo in fibra di Bragg FBG nelle comunicazioni: filtraggio, WDM e compensazione della dispersione
Nei sistemi di comunicazione ottica, una singola fibra spesso trasporta molti canali di lunghezze d'onda contemporaneamente, quindi dobbiamo "selezionare" con precisione una o più lunghezze d'onda o trattare alcune lunghezze d'onda in modo diverso. Come riflettore a banda stretta, il reticolo in fibra di Bragg è ideale come filtro ottico: la luce a banda larga entra, solo una piccola banda attorno alla lunghezza d'onda di Bragg viene riflessa e il resto passa attraverso. Collegando in cascata più dispositivi a reticolo di Bragg in fibra ottica con diverse lunghezze d'onda centrali, possiamo realizzareWDM/DEMUXe canali separati per lunghezza d'onda; I dispositivi con reticolo di Bragg in fibra ottica con cinguettio forniscono una riflessione a banda larga e possono essere utilizzati per la compensazione della dispersione su collegamenti lunghi. Nelle comunicazioni, il reticolo in fibra di Bragg si comporta come un componente ottico passivo, simile a filtri, reticoli e moduli WDM.
Reticolo in fibra di Bragg FBG nel rilevamento: deformazione, temperatura, pressione e vibrazione
Quando spostiamo la nostra attenzione dal "filtraggio" alla "deriva della lunghezza d'onda", il reticolo in fibra di Bragg FBG diventa un sensore ad alta-precisione. La deformazione esterna (tensione/compressione) modifica la lunghezza della fibra e l'indice di rifrazione, e la temperatura influenza anche la lunghezza d'onda di Bragg attraverso l'espansione termica e gli effetti termo-ottici, quindi monitorando la lunghezza d'onda riflessa in tempo reale possiamo dedurre la deformazione e la temperatura. Con una progettazione meccanica e un confezionamento adeguati, il reticolo di Bragg in fibra ottica può anche misurare indirettamente pressione, carico, accelerazione e vibrazione-ad esempio, legandolo a travi, lastre, armature o cuscinetti, o incorporandolo in elementi elastici, in modo che piccole deformazioni diventino spostamenti della lunghezza d'onda. Rispetto ai sensori elettrici tradizionali, il rilevamento con reticolo di Bragg in fibra consente di scrivere molti reticoli in serie su una fibra, consentendo misurazioni multi-punto o quasi-distribuite lungo una linea.
Il Grigliato in Fibra di Bragg FBG nel monitoraggio strutturale (SHM): ponti, gallerie, turbine eoliche, edifici
Nel monitoraggio della salute strutturale, il reticolo in fibra di Bragg FBG è diventato un percorso tecnico molto maturo. Le applicazioni tipiche includono il monitoraggio della forza dei cavi e dei pendini degli stralli di ponti (posizionamento di reticoli di Bragg in fibra ottica sul cavo, ancoraggi o celle di carico dedicate per monitorare la tensione dei cavi nel tempo), monitoraggio della deformazione e della convergenza del rivestimento in gallerie e strutture metropolitane (posizionamento di sensori di deformazione del reticolo di Bragg in fibra ottica sui rivestimenti o sulle barre anulari), monitoraggio delle deformazioni e delle vibrazioni su pale e torri di turbine eoliche per la valutazione della fatica e l'avviso di guasti e monitoraggio online a lungo termine di forze e spostamenti in elementi chiave, giunti e cavi di grattacieli-alti, capriate spaziali e facciate continue in vetro. In questo caso, il reticolo in fibra di Bragg si distingue per la sua resistenza alle interferenze elettromagnetiche, alla trasmissione a lunga-distanza, al multiplexing multi-punto e all'idoneità per l'installazione-incorporata o nascosta a lungo termine.
Grigliato in Fibra di Bragg FBG in applicazioni energetiche e industriali: energia, cavi, condotte
Nei settori energetico e industriale anche il grigliato in fibra di Bragg FBG gioca un ruolo importante. Nei sistemi di alimentazione può essere utilizzato per il monitoraggio della temperatura degli avvolgimenti dei trasformatori, il monitoraggio della temperatura delle sbarre collettrici e il monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature GIS, superando la complessità del cablaggio e le scarse prestazioni anti-interferenze di termocoppie e RTD in ambienti ad alta-tensione. Nelle applicazioni via cavo, il reticolo di Bragg in fibra ottica può essere incorporato o collegato a cavi di alimentazione ad alta-tensione, cavi di alimentazione ibridi-in fibra e cavi sottomarini per monitorare la temperatura operativa e la deformazione di flessione e persino individuare i punti caldi lungo il percorso. Nelle industrie chimiche e petrolifere, i sensori a reticolo di Bragg in fibra ottica possono essere collegati o incorporati in condutture, recipienti a pressione e serbatoi di stoccaggio a lunga distanza-per monitorare anomalie legate a pressione, deformazione e perdite-. Poiché la fibra non è-conduttiva, resistente alla corrosione-e capace di trasmissione a lunga-distanza, è naturalmente adatta per ambienti ad alta-tensione, alta-temperatura, forti EMI e ambienti esplosivi.
Rilevamento a reticolo di Bragg in fibra FBG rispetto al rilevamento elettrico tradizionale
Rispetto ai tradizionali sensori elettrici come estensimetri a resistenza, termocoppie e trasduttori di tipo tensione/corrente-, il rilevamento con reticolo di Bragg in fibra FBG presenta una differenza fondamentale: utilizza la lunghezza d'onda anziché la tensione o la resistenza come segnale. I suoi principali vantaggi sono:
- Forte anti-interferenza: il segnale viene trasportato dalla luce in una fibra ottica ed è immune alle interferenze elettromagnetiche, ideale per ambienti ad alta-tensione e forti-EM;
- Multiplexing a lunga-distanza, multi-punto: molti sensori con reticolo di Bragg in fibra ottica di-lunghezze d'onda diverse possono essere collegati in cascata su una fibra e condividere un singolo interrogatore, utile per il monitoraggio multi-punto a lunga-distanza;
- Sicurezza e isolamento: la fibra stessa è non-conduttiva e priva di scintille-, idonea per atmosfere esplosive;
- Stabilità a lungo-termine e resistenza ambientale: con un imballaggio adeguato, il grigliato in fibra di Bragg può funzionare per anni in ambienti umidi, corrosivi o con radiazioni.
Naturalmente, il reticolo in fibra di Bragg non è "perfetto in ogni modo": i singoli sensori sono generalmente più costosi dei semplici misuratori elettrici, il sistema richiede un interrogatore ottico dedicato e un'installazione o un imballaggio inadeguati possono compromettere il trasferimento della deformazione e la precisione. In molti progetti, l'approccio più ragionevole è quello di considerare il reticolo di Bragg in fibra ottica come una soluzione per il monitoraggio a media- e lunga-distanza, multi-punto e ad alta-affidabilità, utilizzato in combinazione con il rilevamento elettrico tradizionale anziché cercare di sostituire tutto.
Dai cavi di comunicazione ai cavi di rilevamento: come il reticolo in fibra di Bragg FBG si relaziona ai cavi ottici
Fondamentalmente, il reticolo di Bragg in fibra ottica è costituito da pochi centimetri di fibra modificata-ma per funzionare in progetti reali deve essere collegato da decine o centinaia di metri di cavo ottico e da una rete ottica. In breve: il reticolo in fibra di Bragg è scritto sulla fibra, trasportato nel cavo e corre sulla rete ottica.
Su quale fibra è scritto il reticolo in fibra di Bragg FBG?
La maggior parte dei dispositivi con reticolo di Bragg in fibra ottica sono scritti su fibra monomodale standard- (ad esempio G.652D, G.657 piegabile-insensibile) a causa della bassa perdita, del costo ragionevole e della buona compatibilità con i sistemi di comunicazione. Per curve più strette o percorsi densi per interni/facciate continue, è preferibile la fibra insensibile alla curvatura-; in ambienti difficili si possono utilizzare fibre speciali, ma la logica è sempre: scegliere la fibra giusta per l'ambiente, poi scrivere il reticolo di Bragg in fibra ottica dove necessario.
Cavo di rilevamento e cavo di comunicazione
Sia i cavi di rilevamento che quelli di comunicazione sono dotati di fibra, elementi di resistenza e rivestimenti, ma si concentrano su cose diverse. I cavi di comunicazione puntano a basse perdite e robustezza, cercando di isolare la fibra dall'influenza meccanica esterna. I cavi di rilevamento non solo devono sopravvivere, ma devono anche consentire che la deformazione strutturale venga trasmessa in modo efficiente al reticolo di Bragg in fibra ottica, quindi i progetti possono modificare la struttura del tubo-allentata, aggiungere supporti in metallo/FRP o strati di collegamento e talvolta mescolare "fibre di rilevamento" con "fibre di trasmissione pure" in un unico cavo.
Cosa contiene una catena di rilevamento completa con reticolo di Bragg in fibra FBG?
Una catena tipica include: (1) sensori front-end con reticolo di Bragg in fibra ottica (deformazione, temperatura, forza del cavo, ecc.); (2) cavi di trasmissione dalla struttura alla corrente debole-o al locale delle apparecchiature; (3) un interrogatore più software per demodulazione, memorizzazione e allarmi. Nei sistemi più grandi, nel mezzo vengono aggiunti splitter ottici, pannelli di connessione e chiusure di giunzione-hardware per telecomunicazioni standard-.
Perché la qualità della fibra e del cavo è importante per la stabilità-a lungo termine
Sebbene la "parte intelligente" di un sistema a reticolo in fibra di Bragg FBG sia l'interrogatore e il software, la stabilità a lungo-termine dipende principalmente dalla qualità di base della fibra e del cavo. Se la resistenza della fibra, le prestazioni di micro-flessione o l'invecchiamento del rivestimento sono scadenti, o se il cavo ha una debole resistenza alla trazione/flessione/temperatura, i problemi si manifesteranno successivamente sotto forma di perdita maggiore e deriva della misurazione. Scegliere fibre e cavi affidabili e adattarli all'ambiente di instradamento reale (interno/esterno, terra/facciata continua/cavo, ecc.) è quindi fondamentale per ottenere un monitoraggio stabile a lungo termine.
Cos'è il monitoraggio della forza del cavo con reticolo in fibra di Bragg FBG e quale problema risolve?
Il monitoraggio della forza dei cavi con reticolo in fibra di Bragg FBG significa installare sensori con reticolo in fibra di Bragg sui cavi, misurare la deformazione del cavo in tempo reale e convertirla in tensione del cavo. Il problema ingegneristico principale che affronta è: la forza del cavo sugli elementi chiave non può essere controllata solo una volta durante la sollecitazione: deve essere visibile e precisa per tutta la vita utile, in particolare per le facciate continue in vetro che sono molto sensibili alla deformazione e allo spostamento.
Facciate continue in vetro-supportate da cavi e cavi precompressi
Nelle facciate continue in vetro-supportate e-rete di cavi, diversi cavi di acciaio precompresso "appendono" i pannelli di vetro alla struttura principale. Questi cavi trasportano il carico e controllano la stabilità e la deformazione complessiva. Per mantenere la linea e lo spostamento della facciata entro i limiti relativi al peso proprio, al vento e alla temperatura, durante l'installazione viene applicata una forza iniziale definita del cavo e il fatto che questa forza rimanga entro un intervallo ragionevole durante il servizio è fondamentale per la sicurezza e il comfort.
Perché la forza dei cavi delle facciate continue necessita di un monitoraggio-a lungo termine
La forza del cavo non è costante. Nel corso del tempo, il rilassamento del materiale, lo scivolamento dell'ancoraggio, i cambiamenti di temperatura e la deformazione strutturale secondaria ne causeranno l'allontanamento dal valore di progetto. Vento estremo, carichi di costruzione o danni locali possono causare forze anomale su alcuni cavi. Se si misura solo una volta al completamento o all'accettazione, è difficile rilevare la perdita di forza o lo squilibrio a medio{3}} e a lungo-termine, che alla fine potrebbe manifestarsi come rottura del vetro, danno alle articolazioni o eccessiva-deformazione fuori-del piano della facciata.
Metodi tradizionali di prova della forza dei cavi e loro limiti
I metodi tradizionali includono il metodo delle vibrazioni, la flessione a tre- punti (misuratore dell'arco) e il misuratore idraulico. Il metodo delle vibrazioni deduce la forza del cavo dalla frequenza naturale, ma è sensibile alle condizioni limite, alla temperatura e alle interferenze. La flessione su tre- punti si basa sulla rigidità geometrica e sulla deflessione, con requisiti di spazio elevati e presupposti di rigidità assiale/limite poco chiari. I misuratori idraulici sono utili durante le sollecitazioni, ma sono essenzialmente strumenti di costruzione e non possono rimanere sulla struttura per il monitoraggio online a lungo-termine. Nel complesso, questi metodi non sono adatti per l'implementazione permanente o non sono sufficientemente automatizzati da fornire dati cronologici continui.
Vantaggi e sfide dell'utilizzo del reticolo in fibra di Bragg FBG per il monitoraggio della forza dei cavi
Montando i sensori FBG con reticolo di Bragg in fibra sul cavo o su componenti con una chiara relazione meccanica con esso, le variazioni di forza del cavo possono essere convertite in spostamenti di lunghezza d'onda e misurate con elevata precisione su lunghe distanze e in più punti. I vantaggi includono l'immunità alle interferenze elettromagnetiche, il multiplexing di molti punti su una fibra e la facile integrazione con i cavi ottici esistenti e l'infrastruttura della sala apparecchiature, che si adatta al percorso complesso e all'ambiente delle facciate continue. Le sfide risiedono nel garantire un accoppiamento meccanico affidabile senza danneggiare il cavo, progettare un imballaggio con sufficiente sensibilità ma con un basso errore indotto dall'installazione-e bilanciare i costi dell'apparecchiatura/interrogatore con le dimensioni del progetto.
Requisiti ingegneristici chiave per un sistema di monitoraggio della forza dei cavi
Da un punto di vista ingegneristico, un "buon" sistema di monitoraggio della forza del cavo dovrebbe: misurare accuratamente (buona precisione e ripetibilità), vedere il quadro completo (catturare i cambiamenti nel tempo), durare a lungo (stabile all'aperto), disturbare poco (essere il meno-invasivo possibile per il cavo e la facciata) ed essere manutenibile (i sensori/le parti-estremità anteriori possono essere ispezionate o sostituite quando necessario). Il monitoraggio della forza del cavo con reticolo in fibra di Bragg FBG è interessante perché, con morsetti esterni e cavi di rilevamento ben progettati, offre un compromesso pratico tra questi requisiti.
Sensore di forza con cavo a reticolo di Bragg in fibra FBG montato esternamente: principio e progettazione strutturale
L'idea è semplice: un piccolo morsetto è fissato al cavo e all'interno di quel morsetto c'è un corto pezzo di fibra con un reticolo in fibra di Bragg FBG. Quando il cavo viene caricato, il suo minuscolo allungamento viene trasferito attraverso il morsetto al reticolo di Bragg in fibra ottica, provocando una variazione della lunghezza d'onda riflessa. L'interrogatore legge questo spostamento di lunghezza d'onda e lo converte in forza del cavo. Non è necessario tagliare, forare o saldare il cavo stesso.
Principio di misurazione basato sul dispositivo-
L'approccio basato sul dispositivo- utilizza un morsetto in metallo o lega appositamente progettato montato sul cavo in modo che si deformi insieme al cavo. Il reticolo in fibra di Bragg FBG è incollato nella posizione-sensibile alla deformazione di questo morsetto. Quando la forza del cavo cambia, il morsetto viene allungato o compresso; il reticolo di Bragg in fibra ottica, altamente-sensibile alla deformazione, "registra" questa deformazione come uno spostamento della lunghezza d'onda, consentendo così la misurazione indiretta della forza del cavo.
Caratteristiche strutturali dei sensori di forza con cavo a reticolo di Bragg in fibra FBG montati esternamente/con morsetto-
Un tipico sensore montato esternamente (a morsetto-on) è costituito da tre parti: il corpo del morsetto a contatto con il cavo, un elemento portante elastico interno-e la fibra FBG Fiber Bragg Grating incollata o saldata su di esso. L'intera unità è realizzata come un morsetto o un collare diviso che può essere aperto e posizionato attorno al cavo, quindi bloccato con bulloni o dispositivi di chiusura-non è necessario tagliare il cavo o smontare gli ancoraggi. L'obiettivo chiave della progettazione è quello di serrare saldamente senza modificare in modo significativo lo stato di forza originale del cavo.
Fattori chiave che influenzano la precisione della misurazione: sensibilità, errore di installazione, trasferimento della deformazione
Senza entrare in profondità nelle formule, tre punti contano di più:
Sensibilità: le variazioni di forza del cavo devono essere "amplificate" sufficientemente affinché il reticolo in fibra di Bragg possa rilevarle chiaramente;
Trasferimento della deformazione – la reale deformazione del cavo dovrebbe essere trasmessa nel modo più completo possibile al reticolo in fibra di Bragg FBG;
Errore di installazione: allentamenti, scivolamenti o pre{0}}serraggio irregolare durante l'installazione dovrebbero essere ridotti al minimo.
Il design strutturale di un sensore montato esternamente è essenzialmente un equilibrio tra questi tre, garantendo che il reticolo di Bragg in fibra ottica "sentisca" la forza del cavo senza danneggiare il cavo o creare ulteriori concentrazioni di stress.
Vantaggi dell'installazione esterna per la realizzazione e manutenzione di facciate continue
Rispetto alle soluzioni integrate o al taglio/scanalatura/saldatura direttamente sul cavo, il sensore di forza del cavo con reticolo di Bragg in fibra FBG montato esternamente offre tre vantaggi principali: non-distruttivo, facile da installare e sostituibile. Si comporta come un accessorio aggiuntivo-: può essere installato nelle fasi successive della costruzione della facciata continua o anche durante il funzionamento; quando è necessaria un'ispezione o una ricalibrazione, il sensore può essere rimosso e sostituito senza toccare il cavo stesso. Ciò riduce al minimo l'impatto sulla costruzione della facciata ed evita modifiche "hard" al sistema di forza dei cavi originale, soddisfacendo meglio i requisiti pratici di sicurezza e manutenibilità.
Caso di studio: sensori di forza del cavo con reticolo di Bragg in fibra FBG montati esternamente su facciate continue in vetro
In un articolo di case study separato, utilizziamo il progetto di una facciata continua in vetro come veicolo per risolvere sistematicamente l'applicazione ingegneristica dei sensori di forza del cavo con reticolo di Bragg in fibra FBG montati esternamente. L'articolo esamina innanzitutto lo sviluppo di facciate continue supportate da cavi-e le limitazioni dei metodi tradizionali di misurazione della forza dei cavi, quindi confronta i pro e i contro delle diverse strategie di layout del reticolo di Bragg in fibra ottica proposte da Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao e Tang Jun. Basandosi su un progetto reale, prosegue presentando uno schema di sensore di forza del cavo esterno ad alta-sensibilità utilizzando il principio del reticolo in fibra di Bragg-basato su dispositivi e verificandone l'accuratezza, la stabilità e costruibilità attraverso i dati di forza del cavo raccolti durante la fase di costruzione. Il caso di studio mostra chiaramente che, senza danneggiare i cavi o alterare sostanzialmente la struttura originale della facciata, i sensori con reticolo in fibra di Bragg montati esternamente possono fungere da soluzione ad alta-precisione e manutenibile per il monitoraggio della forza dei cavi, fornendo un percorso ingegneristico replicabile per facciate continue supportate da cavi-e strutture di cavi simili.
Collaborazione con produttori di cavi/integratori di sistemi: dal rilevamento del reticolo di Bragg in fibra FBG alle soluzioni complete
Quali prodotti in fibra e cavo sono necessari?
Un pratico sistema di monitoraggio della forza del cavo con reticolo di Bragg in fibra ottica necessita principalmente di tre cose: (1) fibra di rilevamento con reticolo in fibra di Bragg, (2) cavi ottici di rilevamento/alimentazione, (3) cavi di comunicazione standard e cavi di connessione nel rack. Il sensore-on utilizza una fibra di rilevamento corta o un piccolo cavo speciale, i percorsi di costruzione utilizzano cavi interni/esterni e nell'armadio tutto è rifinito con patch standard. Per i fornitori di cavi, si tratta essenzialmente di riorganizzare i prodotti esistenti lungo un "collegamento di rilevamento" anziché solo un "collegamento di comunicazione".
Dalla facciata e dal tetto alla stanza-con corrente debole
Nei progetti di facciate continue, il percorso ottico solitamente corre dalla facciata e dal tetto, attraverso il punto di ingresso dell'edificio, lungo i condotti fino alla stanza con corrente debole-. In genere: cavo classificato per esterni-su facciata/tetto → attraverso condotti o passerelle nell'edificio → transizione verso interniLSZH/cavo montantelungo la colonna montante nella sala attrezzature. I produttori di cavi ottici e gli integratori di sistemi possono co-progettare questo percorso completo "dal sensore al rack", riducendo il successivo coordinamento tra civile, facciata e MEP.
Integrazione con il cablaggio degli edifici e i data center
L'interrogatore a reticolo di Bragg in fibra ottica viene posizionato nella sala -corrente debole/attrezzature e i suoi dati vengono inviati ai server BMS, di sicurezza o del data center. Questo passaggio può riutilizzare i cavi in fibra dell'edificio esistenti, i pannelli ODF/permutazioni,Trunk MPO/MTPEcentro datiinfrastruttura: i dati di monitoraggio entrano nella rete tramite Ethernet/bus di campo e vengono quindi aggregati e visualizzati sul livello-superiore o su piattaforme cloud. Pertanto, il monitoraggio del reticolo in fibra di Bragg diventa solo un'altra fonte di dati nelle operazioni digitali dell'edificio, non un sistema a isola-autonomo.
Ruolo delle società di fibra e cavo
Le aziende produttrici di fibre e cavi non devono costruire da sole interrogatori o sensori con reticolo di Bragg in fibra. I loro ruoli principali sono: fornire le fibre/cavi giusti per il rilevamento e la comunicazione e collaborare con i fornitori e gli integratori di reticoli in fibra di Bragg FBG per fornire un percorso ottico end-to-end dalla struttura al rack. Ciò consente loro di passare dalla semplice vendita di cavi all’offerta di infrastrutture ottiche per il monitoraggio della salute strutturale, edifici intelligenti e infrastrutture intelligenti.
FAQ: domande comuni sul reticolo in fibra di Bragg FBG e sul monitoraggio della forza del cavo
Qual è la differenza tra i sensori con reticolo in fibra di Bragg e gli estensimetri a resistenza ordinari?
I sensori a reticolo di Bragg in fibra FBG utilizzano la lunghezza d'onda come segnale e la trasmettono nella fibra ottica, quindi sono immuni alle interferenze elettromagnetiche e possono funzionare su lunghe distanze con molti punti su una fibra. Gli estensimetri a resistenza utilizzano la variazione di resistenza, il cablaggio è più corto ed economico per punto, ma la capacità anti-interferenza e la scalabilità per il monitoraggio a lunga-distanza e multipunto-sono più deboli.
Quanti sensori con reticolo di Bragg in fibra FBG possono essere scritti su una fibra? Interferiranno tra loro?
Una singola fibra può trasportare dozzine di sensori in fibra con reticolo di Bragg in serie, purché ciascuno abbia una lunghezza d'onda centrale diversa e gli spettri non si sovrappongano. L'interrogatore li separa in base alla lunghezza d'onda, quindi con un'adeguata pianificazione della lunghezza d'onda non interferiranno tra loro.
Quali apparecchiature comprende un tipico sistema di monitoraggio della forza del cavo con reticolo in fibra di Bragg?
Normalmente hai bisogno di:
Sensori di forza per cavi con reticolo in fibra di Bragg (a morsetto-o altre forme),
Cavi ottici e cavi di connessione dal sensore alla sala apparecchiature,
Un interrogatore a fibra ottica che si vanta di vantarsi,
Acquisizione dati/software (PC, BMS, SCADA o piattaforma cloud) per visualizzazione, archiviazione e allarmi.
Se un progetto di facciata continua dispone già di cavi ottici di comunicazione, è ancora necessario un cavo di rilevamento separato con reticolo di Bragg in fibra FBG?
Tecnicamente, i segnali del reticolo di Bragg in fibra ottica possono essere eseguiti su fibre monomodali-di ricambio nei cavi di comunicazione esistenti. La scelta di riutilizzarli o di posare un cavo di rilevamento separato dipende dal percorso, dalla disponibilità di fibra di riserva e dai requisiti di isolamento: per il monitoraggio critico, molti proprietari preferiscono un percorso in fibra dedicato per chiarezza e affidabilità.
Come si confronta il costo del monitoraggio della forza del cavo con reticolo in fibra di Bragg FBG rispetto ai metodi tradizionali?
Per un test una-volta, gli strumenti tradizionali (metodo di vibrazione, manometro idraulico, ecc.) sono generalmente più economici. Ma per il monitoraggio online a lungo termine-multi-punto, il reticolo di Bragg in fibra ottica-sebbene richieda un interrogatore e un investimento iniziale più elevato-può ridurre-la manodopera in loco e i test ripetuti, e spesso diventa più conveniente-per l'intero ciclo di vita.
Qual è la durata utile dei sensori con reticolo di Bragg in fibra FBG? La manutenzione/sostituzione è semplice?
La griglia stessa è rivestita in fibra di vetro e può durare molti anni; la durata effettiva è limitata principalmente dall'imballaggio e dall'ambiente di installazione (corrosione, sigillatura, danni meccanici). I sensori di forza del cavo con reticolo in fibra di Bragg montati esternamente sono progettati per essere rimovibili e sostituibili, quindi se uno si guasta, può essere sostituito senza toccare il corpo del cavo.
Quali requisiti sono previsti per la posizione di installazione e la lavorazione dei sensori di forza con cavo a reticolo di Bragg in fibra FBG?
I sensori devono essere installati su segmenti di cavo rappresentativi, diritti e accessibili, lontano da ancoraggi e giunti complessi, ove possibile. Durante l'installazione, il morsetto deve essere serrato in modo uniforme, evitare scivolamenti o danni al cavo e la fibra non deve essere piegata bruscamente; dopo l'installazione, è buona norma eseguire alcune letture o un piccolo test di carico per confermare valori stabili e ripetibili.