Como profesional de la ingeniería, me gustaría compartir algunos conocimientos prácticos sobre la rejilla Bragg de fibra FBG-cómo funciona, para qué sirve y dónde encaja entre la fibra de comunicación y la fibra de detección. Comenzando con conceptos básicos simples y terminando con un caso real de monitoreo de fuerza de cables pretensados en muros cortina de vidrio, este artículo lo ayudará a comprender rápidamente cómo los sensores de rejilla de fibra Bragg FBG montados externamente se pueden usar para monitorear la seguridad de la fachada de una manera precisa, a largo plazo-y no-intrusiva.
¿Qué es la rejilla de fibra Bragg?
La rejilla de fibra Bragg FBG es una sección corta de núcleo de fibra óptica donde se escriben franjas periódicas de índice de refracción, por lo que esta pieza de fibra refleja fuertemente solo una longitud de onda específica y deja pasar todas las demás longitudes de onda. Todavía parece una fibra monomodo- ordinaria, pero actúa como un pequeño espejo selectivo de longitud de onda-que se puede utilizar para el filtrado óptico en las comunicaciones y para convertir la tensión/temperatura en cambios de longitud de onda en la detección.
Concepto básico de la rejilla Bragg de fibra FBG
La rejilla de fibra de Bragg es esencialmente una modulación periódica del índice de refracción escrita a lo largo del núcleo de la fibra, generalmente utilizando un láser UV y una máscara de fase. Cuando la luz de banda ancha pasa, sólo las longitudes de onda que cumplen con la condición de rejilla se reflejan fuertemente, por lo que la longitud de onda central reflejada puede tratarse como una "etiqueta" legible para comunicación o detección.
Principio de funcionamiento (condición de Bragg y longitud de onda de reflexión)
El comportamiento de la rejilla de Bragg de fibra óptica sigue la condición de Bragg λ_B=2 n_eff Λ, donde λ_B es la longitud de onda reflejada, n_eff el índice de refracción efectivo y Λ el período de la rejilla. La tensión externa y la temperatura cambian ligeramente n_eff y Λ, provocando cambios pequeños pero mensurables en λ_B, que es la base física de la detección de rejilla de Bragg de fibra óptica.
Relación y diferencias con la fibra óptica ordinaria.
La rejilla Bragg de fibra óptica no es un material nuevo, sino una modificación estructural local de la fibra estándar: mismo vidrio y diámetro, con sólo unos pocos milímetros a centímetros del núcleo periódicamente modulado. La fibra ordinaria proporciona principalmente una transmisión de baja-pérdida, mientras que el segmento de rejilla de fibra Bragg se convierte en un dispositivo óptico reflectante de banda estrecha-el verdadero elemento sensor-conectado por el resto de la fibra como ruta de transmisión.
Tipos comunes de rejilla Bragg de fibra FBG
Los tipos comunes de rejillas de Bragg de fibra FBG incluyen rejillas uniformes (período constante, pico de reflexión único y estrecho), rejillas chirriadas (período variable, reflexión de banda ancha para dispersión o respuesta de amplio-rango) y matrices de rejillas (múltiples rejillas con diferentes longitudes de onda centrales en una fibra) para detección de longitud de onda-multiplexada-de puntos.
Parámetros clave de rendimiento de la rejilla FBG Fiber Bragg
Los parámetros clave de la rejilla de Bragg de fibra óptica son la longitud de onda de reflexión, el ancho de banda, la reflectividad y la sensibilidad. En la detección, nos preocupamos principalmente por la precisión con la que se puede localizar la longitud de onda (ancho de banda estrecho, buena reflectividad) y con qué fuerza responde a la tensión y la temperatura, junto con la estabilidad-a largo plazo y la resistencia a la fatiga, que determinan si el dispositivo es adecuado para un uso real en ingeniería.
¿Para qué se utiliza la rejilla Bragg de fibra FBG? – Aplicaciones típicas desde comunicaciones hasta detección.
La característica más importante de la rejilla Bragg de fibra óptica es que es a la vezfiltro ópticoy unelemento sensor. Siempre que hagamos uso de sus dos propiedades clave-solo refleja una longitud de onda específica, y esa longitud de onda cambia cuando el entorno cambia-podemos diseñar muchos tipos de aplicaciones. Se utilizó por primera vez en sistemas de comunicación óptica para filtrado, división de longitud de onda y compensación de dispersión; Más tarde, los ingenieros se dieron cuenta de lo sensible que es a la tensión y la temperatura, y se ha convertido en una tecnología de detección central en las industrias de monitoreo de salud estructural, energía, cables y tuberías.
Rejilla de Fibra Bragg FBG en comunicaciones: filtrado, WDM y compensación de dispersión
En los sistemas de comunicación óptica, una sola fibra a menudo transporta muchos canales de longitud de onda al mismo tiempo, por lo que debemos "seleccionar" con precisión una o varias longitudes de onda o tratar algunas longitudes de onda de manera diferente. Como reflector de banda estrecha, la rejilla de fibra de Bragg es ideal como filtro óptico: entra luz de banda ancha, solo se refleja una pequeña banda alrededor de la longitud de onda de Bragg y el resto pasa. Al conectar en cascada múltiples dispositivos de rejilla Bragg de fibra óptica con diferentes longitudes de onda centrales, podemos realizarWDM/DEMUXy canales separados por longitud de onda; Los dispositivos de rejilla de Bragg de fibra óptica con chirrido proporcionan reflexión de banda ancha y pueden usarse para compensar la dispersión en enlaces largos. En comunicaciones, Fiber Bragg Grating se comporta como un componente óptico pasivo, similar a filtros, rejillas y módulos WDM.
Rejilla de fibra de Bragg FBG en detección de tensión, temperatura, presión y vibración.
Cuando cambiamos nuestro enfoque del "filtrado" al "deriva de longitud de onda", la rejilla de fibra Bragg FBG se convierte en un sensor de alta-precisión. La tensión externa (tensión/compresión) cambia la longitud de la fibra y el índice de refracción, y la temperatura también afecta la longitud de onda de Bragg a través de la expansión térmica y los efectos termo-ópticos, por lo que al rastrear la longitud de onda reflejada en tiempo real podemos inferir la tensión y la temperatura. Con un diseño y embalaje mecánicos adecuados, la rejilla Bragg de fibra óptica también puede medir indirectamente la presión, la carga, la aceleración y la vibración-por ejemplo, uniéndola a vigas, losas, barras de refuerzo o cojinetes, o incrustándola en elementos elásticos, de modo que pequeñas deformaciones se conviertan en cambios de longitud de onda. En comparación con los sensores eléctricos tradicionales, la detección de rejilla de Fiber Bragg permite escribir muchas rejillas en serie en una fibra, lo que permite mediciones multi-puntos o casi-distribuidas a lo largo de una línea.
Rejillas de Fibra Bragg FBG en monitoreo de salud estructural (SHM): puentes, túneles, turbinas eólicas, edificios
En el monitoreo de la salud estructural, FBG Fiber Bragg Grating se ha convertido en una ruta técnica muy madura. Las aplicaciones típicas incluyen monitoreo de la fuerza del cable de tirantes y soportes de puentes (colocación de rejillas de fibra óptica en el cable, anclaje o celda de carga dedicada para rastrear la tensión del cable a lo largo del tiempo), monitoreo de deformación y convergencia del revestimiento en túneles y estructuras metropolitanas (colocación de sensores de tensión de rejillas de fibra óptica en revestimientos o barras anulares), monitoreo de tensión y vibración en palas y torres de turbinas eólicas para evaluación de fatiga y advertencia de fallas, y monitoreo en línea a largo plazo- de fuerzas y desplazamientos en miembros clave, uniones y cables de edificios de gran-raza, vigas espaciales y muros cortina de vidrio. En este caso, Fiber Bragg Grating se destaca gracias a su resistencia a las interferencias electromagnéticas, transmisión a larga-distancia, multiplexación multi-punto e idoneidad para instalación-incrustada u oculta a largo plazo.
Rejilla FBG Fiber Bragg en aplicaciones energéticas e industriales: energía, cables, tuberías
En los sectores energético e industrial, la rejilla FBG Fiber Bragg también desempeña un papel importante. En sistemas de energía, se puede utilizar para monitorear la temperatura del devanado del transformador, el monitoreo de la temperatura de las barras colectoras y el monitoreo de la condición del equipo GIS, superando la complejidad del cableado y el pobre rendimiento anti-interferencia de los termopares y RTD en entornos de alto-voltaje. En aplicaciones de cable, la rejilla Bragg de fibra óptica se puede incrustar o conectar a cables de alimentación de alto-voltaje, cables de fibra de energía híbrida-y cables submarinos para monitorear la temperatura de funcionamiento y la tensión de flexión, e incluso ubicar puntos críticos a lo largo de la ruta. En las industrias química y de petróleo y gas, los sensores de rejilla de bragg de fibra óptica se pueden unir o incrustar en tuberías de larga distancia, recipientes a presión y tanques de almacenamiento para monitorear la presión, la tensión y las anomalías relacionadas con las fugas. Debido a que la fibra no es-conductora,-resistente a la corrosión y capaz de transmitirse a larga-distancias, es naturalmente adecuada para entornos de alto-voltaje, alta-temperatura, EMI fuerte y explosivos.
Detección de rejilla de fibra Bragg FBG versus detección eléctrica tradicional
En comparación con los sensores eléctricos tradicionales, como galgas extensométricas de resistencia, termopares y transductores de voltaje/corriente-, la detección de rejilla de fibra Bragg de FBG tiene una diferencia fundamental: utiliza longitud de onda en lugar de voltaje o resistencia como señal. Sus principales ventajas son:
- Fuerte anti-interferencia: la señal es transportada por luz en una fibra óptica y es inmune a la interferencia electromagnética, ideal para entornos de alto-voltaje y fuertes-EM;
- Multiplexación de múltiples-puntos de larga-distancia: se pueden conectar en cascada muchos sensores de rejilla de bragg de fibra óptica-de diferentes-longitudes de onda en una fibra y compartir un único interrogador, lo que resulta conveniente para el monitoreo de múltiples-puntos de larga-distancias;
- Seguridad y aislamiento: la fibra en sí no es{0}}conductora y no contiene chispas-, por lo que es adecuada para atmósferas explosivas;
- Estabilidad-a largo plazo y resistencia ambiental: con el embalaje adecuado, la rejilla Fiber Bragg puede funcionar durante años en entornos húmedos, corrosivos o con radiación.
Por supuesto, la rejilla de fibra de Bragg no es "perfecta en todos los sentidos": los sensores individuales suelen ser más caros que los simples medidores eléctricos, el sistema requiere un interrogador óptico dedicado y una instalación o embalaje deficientes pueden afectar la transferencia de tensión y la precisión. En muchos proyectos, el enfoque más razonable es tratar la rejilla Bragg de fibra óptica como una solución para monitoreo de media- a larga-distancia, multi-puntos y alta-confiabilidad, utilizada en combinación con la detección eléctrica tradicional en lugar de tratar de reemplazarlo todo.
Desde cables de comunicación hasta cables de detección: cómo se relaciona FBG Fiber Bragg Grating con los cables ópticos
En esencia, la rejilla Bragg de fibra óptica consta de solo unos pocos centímetros de fibra modificada-pero, para funcionar en proyectos reales, debe estar conectada mediante decenas o cientos de metros de cable óptico y una red óptica. En resumen: Fiber Bragg Grating está escrito en la fibra, transportado en el cable y corre en la red óptica.
¿En qué fibra está escrita la rejilla FBG Fiber Bragg?
La mayoría de los dispositivos de rejilla Bragg de fibra óptica están escritos en fibra monomodo-estándar (por ejemplo, G.652D, G.657, insensible a las curvaturas-) debido a su baja pérdida, costo razonable y buena compatibilidad con los sistemas de comunicación. Para curvas más cerradas o recorridos densos en interiores o paredes cortina, se prefiere la fibra insensible a las curvaturas; en entornos hostiles, se pueden utilizar fibras especiales, pero la lógica siempre es: elegir la fibra adecuada para el entorno y luego escribir la rejilla Bragg de fibra óptica donde sea necesario.
Cable de detección versus cable de comunicación
Tanto los cables de detección como los de comunicación tienen fibra, elementos de resistencia y cubiertas, pero se centran en cosas diferentes. Los cables de comunicación apuntan a bajas pérdidas y robustez, tratando de aislar la fibra de influencias mecánicas externas. Los cables de detección no solo deben sobrevivir, sino que también deben permitir que la deformación estructural se transmita de manera eficiente a la rejilla de fibra óptica, por lo que los diseños pueden modificar la estructura del tubo- suelto, agregar soportes de metal/FRP o capas de unión y, a veces, mezclar "fibras de detección" con "fibras de transmisión pura" en un solo cable.
¿Qué hay en una cadena de detección completa de rejilla Bragg de fibra FBG?
Una cadena típica incluye: (1) sensores frontales-con rejilla de fibra óptica empaquetada (tensión, temperatura, fuerza del cable, etc.); (2) cables de transmisión desde la estructura hasta la corriente débil-o la sala de equipos; (3) un interrogador más software para demodulación, almacenamiento y alarmas. En sistemas más grandes, se agregan divisores ópticos, paneles de conexión y cierres de empalme-hardware de telecomunicaciones estándar-.
Por qué la calidad de la fibra y el cable es importante para la estabilidad-a largo plazo
Aunque la "parte inteligente" de un sistema FBG Fiber Bragg Grating es el interrogador y el software, la estabilidad a largo plazo-depende principalmente de la calidad básica de la fibra y el cable. Si la resistencia de la fibra, el rendimiento de la micro-flexión o el envejecimiento del recubrimiento son deficientes, o si el cable tiene una resistencia débil a la tracción, a la flexión o a la temperatura, los problemas aparecerán más tarde como una mayor pérdida y desviación de la medición. Por lo tanto, elegir fibras y cables confiables y adaptarlos al entorno de enrutamiento real (interior/exterior, tierra/muro cortina/cable, etc.) es clave para lograr un monitoreo estable a largo plazo-.
¿Qué es el monitoreo de fuerza del cable FBG Fiber Bragg Grating y qué problema resuelve?
El monitoreo de la fuerza del cable FBG Fiber Bragg Grating significa instalar sensores Fiber Bragg Grating en los cables, medir la tensión del cable en tiempo real y convertirla en tensión del cable. El principal problema de ingeniería que aborda es: la fuerza del cable sobre los miembros clave no puede comprobarse simplemente una vez durante el tensado; debe ser visible y precisa durante toda la vida útil, especialmente para los muros cortina de vidrio que son muy sensibles a la deformación y el desplazamiento.
Muros cortina de vidrio-soportados por cables y cables pretensados
En los muros cortina de vidrio-soportados por cables y-redes de cables, varios cables de acero pretensados "cuelgan" los paneles de vidrio de la estructura principal. Estos cables transportan carga y controlan la estabilidad y la deformación generales. Para mantener la línea de la fachada y el desplazamiento dentro de los límites del peso propio, el viento y la temperatura, se aplica una fuerza inicial definida al cable durante la instalación, y si esta fuerza se mantiene dentro de un rango razonable en servicio es fundamental para la seguridad y la comodidad.
Por qué la fuerza del cable del muro cortina necesita supervisión-a largo plazo
La fuerza del cable no es constante. Con el tiempo, la relajación del material, el deslizamiento del anclaje, los cambios de temperatura y la deformación estructural secundaria harán que se aleje del valor de diseño. El viento extremo, las cargas de construcción o los daños locales pueden provocar una fuerza anormal en algunos cables. Si solo mide una vez al finalizar o aceptar, es difícil detectar la pérdida de fuerza o el desequilibrio a mediano-} a largo-plazo, lo que eventualmente puede manifestarse como agrietamiento del vidrio, daño en las juntas o deformación excesiva-fuera del-plano de la fachada.
Métodos tradicionales de prueba de fuerza de cables y sus limitaciones.
Los métodos tradicionales incluyen el método de vibración, la flexión de tres-puntos (medidor de fuerza de arco) y el medidor hidráulico. El método de vibración infiere la fuerza del cable a partir de la frecuencia natural, pero es sensible a las condiciones límite, la temperatura y las interferencias. La flexión en tres-puntos se basa en la rigidez y la deflexión geométricas, con altos requisitos de espacio y supuestos de rigidez/límites axiales poco claros. Los medidores hidráulicos son convenientes durante el estrés, pero son esencialmente herramientas de construcción y no pueden permanecer en la estructura durante-un monitoreo en línea a largo plazo. En general, estos métodos no son adecuados para una implementación permanente o no están lo suficientemente automatizados como para proporcionar datos de historial de tiempo-continuos.
Ventajas y desafíos del uso de la rejilla de fibra Bragg FBG para el monitoreo de la fuerza del cable
Al montar sensores FBG Fiber Bragg Grating en el cable o en componentes con una relación mecánica clara con él, los cambios de fuerza del cable se pueden convertir en cambios de longitud de onda y medir con alta precisión en largas distancias y en múltiples puntos. Las ventajas incluyen inmunidad a interferencias electromagnéticas, multiplexación de muchos puntos en una fibra y fácil integración con el cable óptico existente y la infraestructura de la sala de equipos, que se adapta al enrutamiento complejo y al entorno de los muros cortina. Los desafíos radican en garantizar un acoplamiento mecánico confiable sin dañar el cable, diseñar un empaque con suficiente sensibilidad pero con un bajo error inducido por la instalación-y equilibrar el costo del equipo/interrogador con el tamaño del proyecto.
Requisitos de ingeniería clave para un sistema de monitoreo de fuerza de cable
Desde el punto de vista de la ingeniería, un "buen" sistema de monitoreo de la fuerza del cable debe: medir con precisión (buena precisión y repetibilidad), ver la imagen completa (captar cambios a lo largo del tiempo), durar mucho tiempo (estable en exteriores), perturbar poco (ser lo menos-intrusivo posible para el cable y la fachada) y ser fácil de mantener (los sensores/las partes-frontales se pueden inspeccionar o reemplazar cuando sea necesario). El monitoreo de fuerza del cable FBG Fiber Bragg Grating es atractivo porque, con abrazaderas externas y cables de detección bien diseñados, ofrece un compromiso práctico entre estos requisitos.
Sensor de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg FBG montado externamente: principio y diseño estructural
La idea es simple: se fija una pequeña abrazadera al cable, y dentro de esa abrazadera hay un trozo corto de fibra con una rejilla de fibra Bragg FBG. Cuando se carga el cable, su pequeño alargamiento se transfiere a través de la abrazadera a la rejilla de Bragg de fibra óptica, provocando un cambio en la longitud de onda reflejada. El interrogador lee este cambio de longitud de onda y lo convierte en fuerza del cable. No es necesario cortar, perforar ni soldar el cable en sí.
Principio de medición basado en elementos-
El método basado en elementos-utiliza una abrazadera de aleación o metal especialmente diseñada que se monta en el cable para que se deforme junto con el cable. La rejilla de fibra Bragg FBG está unida a la ubicación sensible a la tensión-de esta abrazadera. Cuando cambia la fuerza del cable, la abrazadera se estira o comprime; La rejilla Bragg de fibra óptica, altamente sensible a la tensión-, "registra" esta deformación como un cambio de longitud de onda, lo que permite la medición indirecta de la fuerza del cable.
Características estructurales de los sensores de fuerza de cable de rejilla Bragg de fibra FBG montados externamente/con abrazadera-
Un sensor típico montado externamente (con abrazadera-) consta de tres partes: el cuerpo de la abrazadera en contacto con el cable, un elemento de soporte de carga elástico interno-y la fibra FBG Fiber Bragg Grating unida o soldada a él. Toda la unidad está hecha como una abrazadera o collar dividido que se puede abrir y colocar alrededor del cable, luego bloquearse con pernos o pestillos-sin necesidad de cortar el cable ni desmontar los anclajes. El objetivo clave del diseño es sujetar firmemente sin cambiar significativamente el estado de fuerza original del cable.
Factores clave que afectan la precisión de la medición: sensibilidad, error de instalación, transferencia de deformación
Sin profundizar en fórmulas, tres puntos son los más importantes:
Sensibilidad: los cambios de fuerza del cable deben "amplificarse" lo suficiente para que la rejilla de fibra de Bragg los detecte claramente;
Transferencia de deformación: la deformación real del cable debe transmitirse lo más completamente posible a la rejilla de fibra Bragg FBG;
Error de instalación: se debe minimizar la holgura, el deslizamiento o el ajuste previo-desigual durante la instalación.
El diseño estructural de un sensor montado externamente es esencialmente un equilibrio entre estos tres, lo que garantiza que la rejilla Bragg de fibra óptica "sienta" la fuerza del cable sin dañarlo ni crear concentraciones de tensión adicionales.
Ventajas de la instalación externa para la construcción y mantenimiento de muros cortina.
En comparación con las soluciones integradas o el corte/ranurado/soldadura directamente en el cable, el sensor de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg FBG montado externamente ofrece tres ventajas principales: no-destructivo, fácil de instalar y reemplazable. Se comporta como un accesorio-adicional: puede instalarse en las últimas etapas de la construcción del muro cortina o incluso durante la operación; cuando es necesaria una inspección o recalibración, el sensor se puede quitar y reemplazar sin tocar el cable. Esto minimiza el impacto en la construcción de la fachada y evita cambios "duros" en el sistema de fuerza del cable original, cumpliendo mejor con los requisitos prácticos de seguridad y mantenibilidad.
Estudio de caso: sensores de fuerza de cable de rejilla FBG Fiber Bragg montados externamente en muros cortina de vidrio
En un artículo de estudio de caso separado, utilizamos un proyecto de muro cortina de vidrio como vehículo para clasificar sistemáticamente la aplicación de ingeniería de los sensores de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg FBG montados externamente. El artículo primero revisa el desarrollo de muros cortina soportados por cables-y las limitaciones de los métodos tradicionales de medición de la fuerza del cable, luego compara los pros y los contras de diferentes estrategias de diseño de rejillas de Bragg de fibra óptica propuestas por Zheng R, Wang Xuezhe, Sun Xiao y Tang Jun. Basado en un proyecto real, continúa presentando un esquema externo de sensor de fuerza de cable de alta-sensibilidad utilizando el principio de rejilla de Bragg de fibra-basado en accesorios, y verifica su precisión, estabilidad y capacidad de construcción a través de datos de fuerza del cable. recogidos durante la fase de construcción. El estudio de caso muestra claramente que, sin dañar los cables ni alterar sustancialmente la estructura original de la fachada, los sensores de rejilla de Bragg de fibra montados externamente pueden servir como una solución fácil de mantener y de alta-precisión para el monitoreo de la fuerza de los cables, proporcionando una ruta de ingeniería replicable para muros cortina soportados por cables y estructuras de cables similares.
Trabajando con fabricantes de cables/integradores de sistemas: desde la detección de rejilla FBG Fiber Bragg hasta soluciones completas
¿Qué productos de fibra y cable se necesitan?
Un práctico sistema de monitoreo de fuerza de cable de rejilla de Bragg de fibra óptica necesita principalmente tres cosas: (1) fibra de detección con rejilla de Bragg de fibra, (2) cables ópticos de detección/alimentación, (3) cables de comunicación estándar y cables de conexión en el rack. El sensor de abrazadera-utiliza fibra de detección corta o un pequeño cable especial, las rutas de construcción utilizan cables interiores/exteriores y en el gabinete todo está terminado con parches estándar. Para los proveedores de cable, se trata esencialmente de reorganizar los productos existentes a lo largo de un "enlace de detección" en lugar de sólo un "enlace de comunicación".
De la fachada y el tejado a la -habitación actual débil
En proyectos de muros cortina, el camino óptico generalmente va desde la fachada y el techo, a través del punto de entrada del edificio, hasta los pozos hasta la sala-de corriente débil. Normalmente: cable clasificado para exteriores-en fachada/techo → a través de conductos o bandejas hacia el interior del edificio → transición al interiorLSZH/cable ascendentepor el elevador hacia la sala de equipos. Los fabricantes de cables ópticos y los integradores de sistemas pueden co-diseñar esta ruta completa "desde el sensor al rack", reduciendo la coordinación posterior entre civil, fachada y MEP.
Integración con cableado de edificios y centros de datos.
El interrogador de rejilla Bragg de fibra óptica se coloca en la sala de equipos/corriente débil-y sus datos van a los servidores BMS, de seguridad o del centro de datos. Este paso puede reutilizar el cableado de fibra de construcción existente, los paneles de conexión/ODF,Troncales MPO/MTPycentro de datosInfraestructura: los datos de monitoreo ingresan a la red a través de Ethernet/fieldbus y luego se agregan y visualizan en la capa-superior o plataformas en la nube. Por lo tanto, el monitoreo de Fiber Bragg Grating se convierte en una fuente de datos más en las operaciones digitales del edificio, y no en un-sistema de isla independiente.
Papel de las empresas de fibra y cable
Las empresas de fibra y cable no tienen que construir ellos mismos interrogadores o sensores Fiber Bragg Grating. Sus funciones clave son: proporcionar las fibras y cables adecuados para la detección y la comunicación, y trabajar con los proveedores e integradores de FBG Fiber Bragg Grating para ofrecer una ruta óptica de extremo-a-desde la estructura hasta el bastidor. Esto les permite pasar de simplemente vender cable a ofrecer infraestructura óptica para monitoreo de salud estructural, edificios inteligentes e infraestructura inteligente.
Preguntas frecuentes: preguntas comunes sobre la rejilla de fibra Bragg FBG y el monitoreo de la fuerza del cable
¿Cuál es la diferencia entre los sensores de rejilla de fibra de Bragg y los extensímetros de resistencia ordinarios?
Los sensores FBG Fiber Bragg Grating utilizan la longitud de onda como señal y la transmiten en fibra óptica, por lo que son inmunes a las interferencias electromagnéticas y pueden funcionar a largas distancias con muchos puntos en una fibra. Los extensímetros de resistencia utilizan cambios de resistencia, el cableado es más corto y más económico por punto, pero la capacidad anti-interferencia y la escalabilidad para monitoreo de múltiples-puntos de larga-distancia son más débiles.
¿Cuántos sensores FBG Fiber Bragg Grating se pueden escribir en una fibra? ¿Interferirán entre sí?
Una sola fibra puede transportar docenas de sensores de rejilla de fibra de Bragg en serie, siempre que cada uno tenga una longitud de onda central diferente y los espectros no se superpongan. El interrogador los separa por longitud de onda, por lo que, con una planificación adecuada de la longitud de onda, no interferirán entre sí.
¿Qué equipo incluye un sistema típico de monitoreo de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg?
Normalmente necesitas:
Sensores de fuerza del cable Fiber Bragg Grating (con abrazadera-u otras formas),
Cables ópticos y latiguillos desde el sensor hasta la sala de equipos,
Un interrogador de rejilla de bragg de fibra óptica,
Adquisición de datos/software (PC, BMS, SCADA o plataforma en la nube) para visualización, almacenamiento y alarmas.
Si un proyecto de muro cortina ya tiene cables ópticos de comunicación, ¿todavía se necesita un cable sensor de rejilla Bragg de fibra FBG por separado?
Técnicamente, las señales de rejilla de bragg de fibra óptica pueden transmitirse por fibras monomodo-de repuesto en cables de comunicación existentes. La decisión de reutilizarlos o colocar un cable de detección separado depende del enrutamiento, la disponibilidad de fibra de repuesto y los requisitos de aislamiento: para el monitoreo crítico, muchos propietarios prefieren una ruta de fibra dedicada para mayor claridad y confiabilidad.
¿Cómo se compara el costo del monitoreo de fuerza del cable FBG Fiber Bragg Grating con los métodos tradicionales?
Para una prueba única-, las herramientas tradicionales (método de vibración, medidor hidráulico, etc.) suelen ser más económicas. Pero para el monitoreo en línea de múltiples-puntos a largo plazo-, la rejilla de fibra óptica-aunque necesita un interrogador y una mayor inversión inicial-puede reducir-la mano de obra en el sitio y las pruebas repetidas, y a menudo se vuelve más rentable-durante todo el ciclo de vida.
¿Cuál es la vida útil de los sensores de rejilla de fibra Bragg FBG? ¿Es fácil el mantenimiento/reemplazo?
La rejilla en sí está escrita en fibra de vidrio y puede durar muchos años; La vida real está limitada principalmente por el entorno de embalaje y instalación (corrosión, sellado, daños mecánicos). Los sensores de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg montados externamente están diseñados para ser extraíbles y reemplazables, de modo que si uno falla, se puede cambiar sin tocar el cuerpo del cable.
¿Qué requisitos existen para la posición de instalación y la mano de obra de los sensores de fuerza de cable de rejilla de fibra Bragg FBG?
Los sensores deben instalarse en segmentos de cable representativos, rectos y accesibles, lejos de anclajes y uniones complejas siempre que sea posible. Durante la instalación, la abrazadera debe apretarse uniformemente, evitar deslizarse o dañar el cable y la fibra no debe doblarse bruscamente; Después de la instalación, es una buena práctica realizar algunas lecturas o una pequeña prueba de carga para confirmar valores estables y repetibles.