Fiber Bragg Grating (FBG) senzorska tehnologija veliki je napredak u polju modernog senzora. Njegov temeljni princip koristi karakteristiku FBG-a za odraz određene valne duljine (Braggova valna duljina). Kada se vanjski fizički parametri (kao što je naprezanje ili temperatura) promijene, njegova reflektirana valna duljina prolazi kroz linearni pomak. Visoko{3}}precizno mjerenje postiže se otkrivanjem ovog pomaka valne duljine. U ovom sofisticiranom mjernom sustavu, izbor izvora svjetlosti je ključan, aPojačana spontana emisija (ASE)izvor svjetla igra tu ključnu ulogu.
I. ASE izvor svjetlosti: karakteristike i prednosti
ASE izvor svjetlosti širokopojasni je izvor koji koristi vlakno dopirano-zemljom- (npr. vlakno dopirano erbijem-) kao medij pojačanja. Njegov princip rada je sljedeći: pod pobudom lasera pumpe, čestice u dopiranom vlaknu prolaze kroz prijelaze energetskih razina, generirajući širok-spektar spontane emisije svjetlosti. Ovo svjetlo se pojačava dok prolazi kroz medij pojačanja, na kraju emitirajući nekoherentno svjetlo sa širokim spektralnim rasponom i velikom izlaznom snagom.
U usporedbi s drugim izvorima svjetlosti kao što su svjetleće diode (LED) ili laserske diode (LD), ASE izvori svjetlosti pokazuju jedinstvene prednosti u FBG senzoru:
Širokopojasni spektar:Tipična spektralna širina ASE izvora može doseći 30-50 nm ili čak i više. Ova karakteristika pruža čvrstu osnovu za tehnologiju multipleksiranja po valnim duljinama (WDM), dopuštajući da se više FBG-ova s različitim središnjim valnim duljinama povežu u seriju na jednom optičkom vlaknu. To omogućuje-simultano mjerenje u više točaka velikih razmjera koristeći samo jedan izvor svjetlosti i jedan demodulacijski sustav, značajno smanjujući troškove i složenost sustava.
Visoka izlazna snaga:ASE izvori svjetlosti mogu dati veliku izlaznu snagu reda veličine desetaka milivata. To je ključno za kompenzaciju gubitaka prijenosa u optičkom putu i poboljšanje omjera-na-šuma (SNR). Posebno u scenarijima gdje je mreža senzora velika, broj FBG-ova velik, a udaljenost prijenosa velika, velika snaga osigurava da je reflektirani signal od svakog FBG-a dovoljno jak da ga ispitivač jasno uhvati, čime se jamči pouzdanost i točnost mjerenja.
Glatki spektralni oblik:Unutar svoje efektivne propusnosti, ASE izvor svjetlosti ima relativno gladak spektralni profil. Time se izbjegavaju fenomeni natjecanja modova i skakanja modova koji se mogu pojaviti u laserskim izvorima, pružajući stabilnu i pouzdanu referentnu pozadinu za demodulaciju valne duljine.
II. Vrijednost primjene ASE izvora svjetlosti u FBG senzorskim sustavima
U određenim FBG senzorskim sustavima, ASE izvor svjetlosti obično djeluje kao "srce" sustava, kontinuirano ubrizgavajući optičku energiju u mrežu senzora.
WDM mreže-velikih razmjera:U nadzoru zdravlja struktura kao što su mostovi, brane, lopatice vjetroturbina ili krila zrakoplova, potrebno je postaviti stotine ili tisuće senzora. Koristeći širokopojasne karakteristike izvora ASE, deseci FBG-a mogu se spojiti u seriju na jedno vlakno. Reflektirana valna duljina svakog FBG-a zauzima poseban pojas unutar spektra izvora bez međusobnih smetnji, ostvarujući istinski distribuiranu senzorsku mrežu.
Poboljšani SNR i točnost mjerenja:Snažno-svjetlo ASE koje pada na FBG proizvodi jači reflektirani signal. To omogućuje demodulacijskom sustavu točnije lociranje središnje valne duljine spektra refleksije. Osobito u scenarijima sa slabom bukom iz okoliša ili značajnim gubitkom optičkog puta, visoki SNR izravno se prevodi u višu rezoluciju mjerenja i dugoročnu -stabilnost.
Fleksibilnost dizajna sustava:Širokopojasna priroda i velika snaga dizajnerima sustava pružaju veću marginu. Oni mogu dizajnirati složenije topologije optičkih krugova i koristiti više optičkih komponenti (npr. spojnice, sklopke) bez pretjerane brige o nedovoljnom proračunu optičke snage.
Zaključak
Ukratko, zahvaljujući svojim iznimnim karakteristikama široke propusnosti, velike snage i glatkog spektra, ASE izvori svjetlosti postali su ključni pokretač u unapređenju tehnologije FBG senzora prema velikom-razmjeru, visoko-preciznosti i umreženom razvoju. Oni ne samo da se bave osnovnim zahtjevom sinkronog mjerenja u više-točaka, već također osiguravaju pouzdanost mjerenja povećanjem SNR-a sustava. Kako FBG senzorska tehnologija prodire u sve-suvremenija industrijska polja, stalna optimizacija performansi ASE izvora svjetlosti nedvojbeno će ih učiniti još nezamjenjivijima.