昊衡科技推出OFDR设备解调弱栅阵列的测试方案,相对于普通光纤作传感器,弱栅方案能够进一步提升应变测量的稳定性和增强抗干扰能力,尤其适合准动态测量、振动或光纤晃动的环境。OFDR设备解调普通单模光纤,一根光纤上同时测量成千上万传感点,能够实现1mm空间分辨率和±1με应变测量精度。在一些测试工况下,如叶片、机翼准动态加载测试,普通光纤的散射信号弱,易受环境干扰,此时选用弱栅阵列作传感器有较明显的优势,可以改善测量稳定性和增强抗干扰能力。下文从技术层面展开两点来进行说明。
普通单模光纤和弱栅阵列的差异
弱栅阵列是在一根光纤上密集刻写成千上万个低反射率的FBG。相对于普通单模光纤,弱栅阵列的反射光强比光纤的瑞利散射光强高约27dB。另外,普通光纤的瑞利散射频谱是杂乱无序的,而弱栅阵列的频谱有明显特征,具有特定的中心波长。因此,OFDR解调弱栅阵列具有更好的信噪比。
图1. 弱栅与光纤的反射光强对比
图2. 弱栅与光纤的瑞利散射频谱对比
OFDR设备解调普通单模光纤和弱栅阵列的差异
OFDR解调普通单模光纤和弱栅阵列,若OFDR设备能够兼容、支持以上传感器的使用,从用户角度来看,两者的使用操作完全相同,而且都可以达到设备支持的最高空间分辨率,比如OSI-S的1mm最高空间分辨率,OSI-D的0.64mm最高空间分辨率。
从传感测量参数配制方面来分析,在同等空间分辨率下,相对于普通单模光纤,OFDR解调弱栅阵列,重复精度更高。反而言之,在保证同等重复精度的前提下,OFDR设备调解弱栅阵列还可以配制更小的空间分辨率。
实测如下:OSI空间分辨率设置为2.56mm,分别解调普通光纤和弱栅阵列,连续测量100次,选取其中一个传感点显示结果,如图3所示。
(a) 普通光纤的应变结果
(b) 弱栅阵列的应变结果
图3 选取单点连续测量100次的应变结果
基于以上原因,OFDR设备解调弱栅阵列,相对于普通单模光纤,可以获得更高的测量稳定性和更强的抗干扰能力,尤其适合准动态测量、振动或光纤晃动的环境。昊衡科技也通过实例演示了OSI解调两种传感器的测试对比,点击链接可查看完整视频。
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