Faseroptische Sensoren erfreuen sich aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Sensoren in verschiedenen Branchen zunehmender Beliebtheit. Faseroptische Sensoren nutzen Glasfasern als Sensoren, die die Signale an das Datenerfassungs- und -verarbeitungssystem übertragen, das den Wert des zu messenden physikalischen Parameters berechnet. Diese Systeme nutzen den Effekt veränderter Eigenschaften des durch die Faser laufenden Lichts, wie beispielsweise eine Wellenlängenverschiebung. Da es sich bei der Faser um einen passiven Sensor handelt, benötigt er keinen Strom und kann daher auch an schwer zugänglichen Stellen installiert werden.
Der Hauptvorteil der Anpassung von Glasfasersensoren gegenüber herkömmlichen Sensoren besteht darin, dass die Signale ausschließlich in Form von Lichtsignalen und nicht in Form von elektrischen Signalen vorliegen. Daher können die Glasfasersensoren in Bereichen mit hoher elektromagnetischer Strahlung oder Radiowellen eingesetzt werden. Da sie gute Isolatoren sind, finden sie Anwendung in Bereichen mit hohen Strömen wie Transformatoren, Schaltanlagen usw.
Arten von Glasfaser Sensoren:
Basierend auf der Anzahl der Messpunkte und Anwendungen gibt es 3 Typen Faseroptische Temperatursensoren das wir anbieten:
- Fluoreszenzbasiertes Temperaturüberwachungssystem (FluoroSenz)
- Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Überwachungssystem (BraggSenz)
- Raman-basiertes verteiltes Temperaturüberwachungssystem (DTSenz)
Fluoreszenzbasiertes Temperaturüberwachungssystem (FluoroSenz)
Es handelt sich um einen Temperatursensor mit Einzelpunktkontakt, der auf dem Prinzip des zeitlichen Fluoreszenzabfalls eines fluoreszierenden Seltenerdmaterials basiert. Wird das empfindliche Seltenerdmaterial durch eine gepulste Lichtquelle stimuliert, absorbieren Elektronen im Inneren Photonen, wodurch die Elektronen von einem niedrigen in einen hohen Anregungszustand übergehen. Sobald die Lichtquelle erlischt, emittiert das Seltenerdmaterial Photonen und kehrt vom angeregten Zustand in den Grundzustand zurück. Die Zeit, die das Seltenerdmaterial benötigt, um vom angeregten Zustand in den Grundzustand zu gelangen, wird als „Fluoreszenzlebensdauer“ bezeichnet und ist temperaturabhängig.
Der Hauptvorteil dieses Prinzips besteht darin, dass die Überwachung nur von der Zeit der angeregten Fluoreszenz abhängt und unabhängig von der Intensität, dem Übertragungsverlust oder der optischen Kopplungseffizienz ist.
Faser-Bragg-Gitter-Überwachungssystem (BraggSenz)
BraggSenz ist ein benutzerdefinierter Sensor mit Mehrpunktkontakt. Er basiert auf dem Prinzip der Wellenlängenverschiebung von Licht, das von einem Gitter reflektiert wird, das im Kern einer Singlemode-Glasfaser durch entsprechende Einwirkung von ultraviolettem Licht entsteht. Dieses Gitter wird als Bragg-Gitter bezeichnet. Bei der Übertragung von Breitbandlicht durch die Faser passieren die meisten Wellenlängen, eine bestimmte Wellenlänge wird jedoch je nach Ausdehnung oder Kontraktion des Bragg-Gitters reflektiert (Bragg-Wellenlänge).
Der Arbeitswellenlängenbereich jedes einzelnen Faser-Bragg-Gitter-Sensor und der gesamte Wellenlängenbereich, den der FBG-Abfragesender abfragen kann, bestimmen die Anzahl der Sensoren, die an eine einzelne Faser angeschlossen werden können.
FBG-Sensoren haben ein breites Anwendungsgebiet, wie z. B. Strukturüberwachung, Überwachung des kommerziellen Transportwesens, Überwachung von Wasserkraftwerken, Luft- und Raumfahrtindustrie für Temperaturmessung, Dehnung, Vibration
Raman-basiertes verteiltes Temperaturüberwachungssystem (DTSenz)
DTSenz (Distributed Temperature Monitoring System) ist ein lineares Temperaturüberwachungssystem, das auf dem Prinzip der Raman-Streuung basiert. Diese entsteht, wenn Licht von der Quelle entlang der Faser wandert. Raman-Streuung ist eine intrinsische Eigenschaft der Faser, d. h. es ist kein zusätzlicher Sensor auf der Faser erforderlich.
Trifft eine Lichtquelle (Laser) auf eine Glasfaser, streuen die Glasfasermoleküle das Licht während der Ausbreitung durch die Faser und tauschen Moleküle durch Gitterschwingungen aus. Es entsteht Raman-Streuung mit zwei Komponenten: Stokes-Signal und Anti-Stokes-Signal. Raman-Streusignale werden zum Sendeende zurückreflektiert und dort analysiert. Das Intensitätsverhältnis der rückgestreuten Anti-Stokes- und Stokes-Signale hilft bei der Temperaturbestimmung. Die Messung der Ankunftszeit am Sendeende dient zur Bestimmung der Temperaturposition mittels OTDR (Optical Time Domain Reflectometry).
DTSenz hat ein großes Anwendungspotenzial, wenn die Temperatur über große Entfernungen gemessen werden muss, wie beispielsweise bei Rohrleitungen, Förderbändern, Tunneln und der Überwachung der Reaktoraußentemperatur.
Vorteile von faseroptischen Sensoren
- Optische Fasern sind robust und für den täglichen Gebrauch geeignet.
- Sie sind flexibel und können an komplizierten Stellen installiert werden.
- Im Gegensatz zu Metallteilen sind sie unempfindlich gegenüber elektrischem Strom, elektromagnetischer Strahlung wie Mikrowellen und RFI.
- Sie können auch in Hochspannungsbereichen wie Stromnetzen, Schaltanlagen usw. verwendet werden.
- Sie sind korrosionsbeständig und inert gegenüber den meisten Chemikalien
