گریتینگ لیزر فیبر اینولوم براگ

گریتینگ فیبر براگ Innolume (FBG) یک دستگاه نوری مهم بر اساس اصل فیبر نوری است. در زیر مقدمه ای بر اصول، مزایا و کارکردهای آن آورده شده است:

اصل

فیبر براگ گریتینگ با تعدیل دوره ای ضریب شکست هسته فیبر تشکیل می شود. معمولاً برای قرار دادن فیبر نوری زیر پرتو لیزر فرابنفش از لیزر فرابنفش و فناوری الگوی فاز استفاده می‌شود و الگوی تداخل از طریق الگوی فاز ایجاد می‌شود تا ضریب شکست در هسته به طور دائم و دوره‌ای تغییر کند.

هنگامی که نور پهنای باند در فیبر نوری منتقل می شود، فقط نور یک طول موج خاص که شرایط براگ را برآورده می کند به عقب منعکس می شود و نور طول موج های باقی مانده بدون تلفات عبور می کند.

هنگامی که فیبر نوری تحت تأثیر عوامل خارجی (مانند دما، کرنش و غیره) قرار می گیرد، ضریب شکست و دوره توری هسته تغییر می کند و در نتیجه طول موج براگ رانش می شود. با نظارت بر تغییرات طول موج براگ می توان به اندازه گیری کمیت های فیزیکی مانند دما و کرنش دست یافت.

مزایا

ضد تداخل الکترومغناطیسی: ساخته شده از مواد فیبر نوری، دارای قابلیت تداخل طبیعی ضد الکترومغناطیسی است و برای مکان هایی با محیط های پیچیده الکترومغناطیسی مانند سیستم های قدرت، اتوماسیون صنعتی و زمینه های دیگر مناسب است.

اندازه گیری با دقت بالا: به تغییرات کمیت های فیزیکی مانند دما و کرنش بسیار حساس است و می تواند به اندازه گیری با دقت بالا دست یابد. می توان از آن در نظارت بر سلامت سازه، هوافضا و سایر زمینه هایی که نیاز به دقت اندازه گیری بالایی دارند استفاده کرد.

اندازه‌گیری توزیع‌شده: چندین توری فیبر براگ را می‌توان به صورت سری روی یک فیبر نوری متصل کرد تا یک شبکه سنجش توزیع شده برای دستیابی به اندازه‌گیری توزیع شده و نظارت بر مقادیر فیزیکی در یک منطقه بزرگ و مسافت طولانی ایجاد شود.

ایمنی ذاتی: گریتینگ فیبر براگ یک وسیله غیرفعال است که در حین کار جرقه الکتریکی و تشعشعات الکترومغناطیسی تولید نمی کند. برای محیط های خطرناک مانند محیط های قابل اشتعال و انفجار مانند پتروشیمی ها، معادن زغال سنگ و سایر صنایع مناسب است.

پایداری طولانی مدت خوب: مواد فیبر نوری پایداری شیمیایی و خواص مکانیکی خوبی دارند. گریتینگ فیبر Bragg می تواند عملکرد پایدار را در طول استفاده طولانی مدت حفظ کند و هزینه تعمیر و نگهداری و جایگزینی را کاهش دهد.

تابع

اندازه گیری دما: با استفاده از حساسیت گریتینگ فیبر براگ به دما می توان با اندازه گیری تغییر طول موج براگ تغییر دمای محیط را به دقت اندازه گیری کرد. می توان آن را برای نظارت بر دمای تجهیزات برق، هشدار آتش سوزی ساختمان ها و سایر زمینه ها اعمال کرد.

اندازه‌گیری کرنش: وقتی فیبر نوری کشیده یا فشرده می‌شود، دوره توری و ضریب شکست تغییر می‌کند و منجر به رانش متناظر طول موج براگ می‌شود. با نظارت بر رانش طول موج، فشار روی فیبر نوری را می توان به دقت اندازه گیری کرد. اغلب در نظارت بر سلامت سازه های مهندسی عمران مانند پل ها، سدها و تونل ها و همچنین تحلیل تنش سازه های مکانیکی استفاده می شود.

اندازه گیری فشار: با کپسوله کردن گریتینگ فیبر براگ در یک سازه حساس به فشار خاص، وقتی تحت فشار قرار می گیرد، ساختار تغییر شکل می دهد که باعث تغییر کرنش گریتینگ فیبر براگ می شود و می توان فشار را اندازه گیری کرد. می توان از آن در زمینه های مانیتورینگ فشار خطوط لوله نفت و گاز و تشخیص فشار سیستم های هیدرولیک استفاده کرد.

اندازه گیری ارتعاش: اطلاعات ارتعاش را می توان با تشخیص تغییر طول موج نور بازتابی گریتینگ فیبر براگ، که می تواند در زمینه های مانیتورینگ ارتعاش تجهیزات مکانیکی و مانیتورینگ زلزله اعمال شود، حس کرد.