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    常見問題

    機房建設過程中常見的光纖傳感器有什么不同?

    作者: 發布時間:2020-04-12 11:48:41點擊:
      我們在機房建設過程中,常見的光纖傳感器有法布利-比羅特(簡稱FP)、布拉格光柵(簡稱FBG)和熒光式光纖傳感器三種,這三種光線傳感器都是當前流行,技術上也比較先進的傳感器。因為它們都是基于光纖,所以有很多共同的特點,比如抗電磁干擾可應用于惡劣環境(沒有加入電磁過程),傳輸距離長(光纖中光衰減慢),使用壽命長, 結構小巧等等,這里就不再贅述。我們將重點討論他們的不同。

      精度
      應該說它們都具有很高的精度,都可以滿足絕大多數需求。但如果進行深入的探討,從理論上,光纖光柵傳感器所能達到的精度要為高。從加工的角度來說FP的傳感精度主要決定于腔長的加工精度,而FBG的精度主要決定于光柵周期間距與有效折射率的控制。當加工精度都得到保證的時候,FBG將憑借其本身測量機理中優異線性度取勝。從傳感原理可以看出,FP的腔長變化轉化為Δλ是通過相位變化和干涉實現的,這是一個非線性過程,而FBG直接通過公式λB=2neffΛ 實現有效折射率和光柵周期關于Δλ的轉化,完全線性,理論上說將能提供更好的精度。除此以外,光纖光柵反射光在頻域內較之FP干涉極大波包更為尖銳,因此對其中心譜線的測量也應當更為精確。熒光式測溫精度主要取決于熒光物質受激發出熒光的特性和對熒光光強度變化的檢測,目前的技術工藝水平,使其測量精度與前兩種技術相當,其成本會隨精度和測量范圍而變化。但在實際產品中,測量精度受到具體廠家對產品本身的材料、工藝加工水平、信號解調器分辨率等客觀因素的影響,還需要針對具體的產品進行具體對比

      集成度與組網
      在這方面,FBG無疑有著很明顯的優勢。光纖光柵其本身的特點使得每個探點僅利用相當少的光源分量,絕大部分光都透過并繼續傳播。根據上文介紹,一根光纖上可以最多同時使用30個光柵,傳輸距離超過45km。這一特點無疑為組網帶來巨大便利。同時波分復用等技術的使用,也提高了這一技術的可行性??偟脕碚fFBG非常適合做大范圍多節點的分布式測量。至于FP和熒光式,則對于小規模的網絡將更容易實現。

      復雜度
      FP和熒光式系統的復雜度應當遠低于FBG,其中熒光式最簡單。 正如原理部分所闡述,前兩種傳感器技術最終都歸結到對Δλ的測量,明顯的,因為FBG的信號弱,并且多伴有解復用要求,其系統要遠復雜于FP。而熒光式屬于光強檢測,相對更加簡單。

      響應頻率
      響應頻率更多的取決于網絡的設計與濾波解調設備的響應速度。 FBG需要一個高性能的解調解復用接收端,接收端的處理能力往往會影響到其響應頻率。 FP和熒光式因其相對簡單,響應頻率一般可以得到保證。

      光源
      根據上文的討論,FBG對光源的要求相當高,需要大功率寬帶光源或可調諧光源。而FP和熒光式的要求則要低得多,這得益于FP有較強的反射信號,及熒光式的光源僅需起到激發熒光的作用即可。

        靈活性與適用范圍
      三者的探頭都是相當小巧與靈活的,但是FBG顯然要受制于其復雜的波長移位檢測技術。在溫度較高的環境中(300 °C) 左右,光柵將有可能被擦去。所以FBG不適用于較大的溫度范圍。

      成本
      根據以上討論,就單測點(或少數測點,如少于50個測點)時,FP和熒光式系統因為復雜性低,波長移位檢測技術簡單,光源要求低等條件,無疑要占據優勢。而熒光式最具成本優勢。然而,對于大型超過50節點的系統,FP和熒光式因為其組網的困難,會帶來的成本的迅速上升。
      綜上所述,一般認為FBG傳感器適用于大型,復雜,高精度要求的低溫分布式傳感網絡。而FP和熒光式響應頻率快(可達200KHz)、探頭體積?。ㄎ⒚琢考墸?、光源壽命長等優點,則適用于靈活,小型,簡單的傳感系統。熒光式尤其具備高溫測量和低成本的優勢。
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