Меню

Оптоволоконные датчики давления принцип работы

Оптические датчики давления

Датчики давления

Датчик давления — это устройство, в котором выходные параметры зависят от давления исследуемой среды: жидкость, газ или пар. Рассмотрим современные датчики.

Оптические датчики давления могут быть построены на двух принципах измерения: волоконно-оптическом и оптоэлектронном.

1.Волоконно-оптические датчики давления являются наиболее точными и их работа не сильно зависит от колебания температуры. Чувствительным элементом является оптический волновод. Об измеряемой величине давления в таких приборах обычно судят по изменению амплитуды и поляризации проходящего через чувствительный элемент света. Давление, приложенное к чувствительному элементу, вызывает обжимную

деформацию стеклянной оболочки волоконного резонатора. Радиус оболочки

уменьшается, вызывая рост длины полости резонатора на величину до сотни

2.Оптоэлектронные датчики состоят из многослойных прозрачных структур. Через эту структуру пропускают свет. Один из прозрачных слоев может изменять свои параметры в зависимости от давления среды: показатель преломления и толщина слоя. На иллюстрации показаны оба метода, изменение показателя преломления — рис а, изменение толщины слоя — рис б.

При изменении этих параметров будут меняться характеристики проходящего через слои света, это изменение будет регистрироваться фотоэлементом.

К достоинствам датчика этого типа можно отнести очень высокую точность.

Источник

Волоконно-оптические датчики: принцип работы, виды, эксплуатация

Волоконно-оптические датчики (ВОД) – это приборы, предназначенные для фиксации изменения рабочих показателей системы и трансляции сигнала по оптоволоконному каналу. Такие датчики могут использоваться для отслеживания температуры и механического напряжения, также их применяют для контроля давления, вибрации и других показателей. Их применяют в строительной отрасли, коммунальном хозяйстве, горнодобывающей промышленности и т. д.

Принцип работы

В основе работы датчиков такого типа лежит оптическое волокно. Оно представляет собой сердцевину в полимерной оболочке, по которой проходит световой поток. Сердцевина изготавливается из стекла или пластика, который снабжается специальными добавками для улучшения коэффициента преломления световых волн.

Волоконно-оптические датчики используют оптоволокно в качестве линии передачи сигнала или чувствительного элемента. Наибольшую востребованность приобрели датчики с оптическим преобразователем. Такая система состоит из чувствительного оптического элемента, приемника и излучателя. Преобразователь помещается между торцевыми частями принимающего и передающего волокна, а роль излучателя может выполнять светодиод. В роли детектора света выступает p-i-n-фотодиод.

Датчики с оптическим зондом могут использовать одномодовые или многомодовые оптоволоконные кабели, а источником света в них становятся светодиод или лазерный излучатель. Такие датчики чаще всего применяются для измерений бесконтактного типа и отличаются наиболее высокой точностью.

Виды и характеристики

Общий принцип работы всех категорий таких устройств: световое излучение перемещается по оптоволокну, при этом его параметры меняются в брэгговских решетках. На основании полученных изменений система детектирования делает выводы об изменении рабочих показателей.

Оптоволоконные датчики могут работать по одному из двух принципов:

  1. Точечные – в качестве базового элемента в них используются селектирующие зеркала. Световое излучение исходит от широкополосного источника и отражается в виде узкой полосы. Оставшаяся часть светового потока передается по оптоволокну. Этот вариант передачи сигнала позволяет одновременно использовать несколько контроллеров в автоматизированной линии и обеспечивает наиболее точную передачу сигнала. Датчики такого типа могут использоваться для контроля давления, температуры, вибрации и других показателей.
  2. Распределенные – датчики этого типа применяются для контроля уровня температуры. Опросное устройство провоцирует импульс лазера, и он рассеивается при передаче через оптоволокно. В результате можно определить, какова температура в каждой из точек оптоволоконного канала.
Читайте также:  Давление на легочной артерии у ребенка до года

По аналогичному принципу могут работать акустические датчики. В этом случае анализатор фиксирует колебания излучения, передаваемого по оптоволоконному каналу. Это дает возможность зафиксировать звук и определить его источник. Датчики такого типа могут применяться, например, в системах контроля доступа – они дают возможность выявить несанкционированное проникновение.

Если датчик использует оптоволокно для трансляции сигнала на расстоянии, то оно должно быть многомодовым. Одномодовое оптоволокно применяется для устройств, в которых оно выполняет функции сенсора.

Где используются волоконно-оптические датчики

Наиболее широкое распространение получили оптоволоконные датчики, работающие с использованием брэгговских решеток. Они могут использоваться даже в агрессивных средах, где приборы постоянно подвергаются агрессивному внешнему воздействию.

Можно перечислить целый ряд отраслей, в которых применяются оптоволоконные датчики:

  • горнодобывающая промышленность – такие устройства используются в пожарных извещателях для мониторинга состояния шахтных стволов и конвейерных лент;
  • нефтегазовая сфера отрасли – приборы применяются при термомониторинге скважин и трубопроводных линий, дают возможность мгновенно отслеживать даже небольшие изменения температуры;
  • строительство – датчики широко востребованы в системе «умных домов», они позволяют отслеживать различные показатели для автоматического реагирования систем жизнеобеспечения. Также они применяются для постоянного мониторинга мостов, теплотрасс, инженерных систем;
  • авиационно-космическая отрасль – новые технологии позволили создать высокоточные датчики, фиксирующие незначительные деформации корпусов, а также отклонения от температурного уровня;
  • электроэнергетика – датчики могут использоваться для мониторинга силовых линий.

Плюсы и минусы

По сравнению с другими типами измерительных датчиков, оптоволоконные обладают несколькими преимуществами:

  • для их использования не требуются электрические кабели, а в производстве используются непроводящие материалы. Это позволяет использовать приборы в местах с повышенным напряжением, где нельзя использовать другие категории датчиков;
  • при эксплуатации невозможно образование электрической искры, так что можно применять оптоволоконные датчики в шахтах и на пожароопасных участках;
  • такие датчики обеспечивают высокую точность реагирования, даже если они установлены в местах, где существует высокая вероятность удара молнии. Сами по себе они не электризуют среду и никак не влияют на ее рабочие параметры;
  • материалы, из которых состоят датчики, не реагируют на воздействие агрессивных веществ и не подвержены коррозии;
  • диапазон допустимых рабочих температур значительно шире, чем у других категорий датчиков;
  • возможность мультиплексирования – подключения нескольких оптоволоконных датчиков к одному источнику.

Все эти преимущества сделали их универсальным решением для контроля рабочих параметров автоматизированных систем. Они могут использоваться практически в любой среде, им не страшны различные негативные внешние воздействия. Они не дают искажения показаний даже при использовании в экстремальных условиях.

К минусам можно отнести лишь относительно высокую стоимость и ограниченные возможности применения.

Высококачественные волоконно-оптические датчики Omron и Sick по привлекательным ценам всегда можно подобрать в нашем интернет-магазине — самостоятельно, или обратившись к нашим специалистам.

  1. Любая информация, переданная Сторонами друг другу при пользовании ресурсами Сайта (http://www.techtrends.ru), является конфиденциальной информацией.
  2. Пользователь дает разрешение Администрации Сайта на сбор, обработку и хранение своих личных персональных данных, а также на рассылку текстовой и графической информации рекламного характера.
  3. Стороны обязуются соблюдать данное соглашение, регламентирующее правоотношения связанные с установлением, изменением и прекращением режима конфиденциальности в отношении личной информации Сторон и не разглашать конфиденциальную информацию третьим лицам.
  4. Администрация Сайта собирает два вида информации о Пользователе:

Читайте также:  Какое атмосферное давление сегодня в казани

— персональную информацию, которую Пользователь сознательно раскрыл Администрации Сайта в целях пользования ресурсами Сайта;
— техническую информацию, автоматически собираемую программным обеспечением Сайта во время его посещения.

Источник

Волоконно-оптические измерительные системы

Волоконно-оптические измерительные системы SM/SI (NTM/NTI) представляют собой высокоточный инструмент для долговременного мониторинга, и включают миниатюрные оптические датчики локальной деформации, температуры или других физических величин, а также универсальную аппаратуру для их опроса.

Отличительными качествами оптоволоконных датчиков являются малый дрейф, высокая чувствительность и точность, миниатюрность, длительный срок службы, высокая устойчивость к агрессивным средам и вибрации, нечувствительность к электромагнитным помехам, большая число подключаемых датчиков при малых габаритах регистрирующих устройств.

Эти качества позволяют использовать их как в системах долговременного мониторинга инженерно-технических сооружений, в том числе в условиях длительной эксплуатации на необслуживаемых участках ответственных объектов (суда, мосты, дамбы, трубопроводы, шельфовые платформы), так и в сложных технических установках (объекты авиационной техники, мощные электрические машины). Непрерывный мониторинг состояния объектов позволяет избегать их перегрузки, перейти от планового ремонта к ремонту «по состоянию», предупредить или предотвратить развитие аварий и, таким образом, дает существенную экономию при использовании поставляемых систем.

Основой поставляемых волоконно-оптических измерительных систем является гибкая линейка регистрирующих приборов (интеррогаторов) моделей Si 155, Si 255, Si 125, производимых Micron Optics Inc. — крупнейшим в мире производителем оборудования для оптоволоконной тензометрии. Для измерения применяются датчики деформации, температуры, перемещения, ускорения, давления, а также необходимые датчики других типов.

C 2016 года ООО «Нева Технолоджи» осуществляет крупноузловую сборку устройств Micron Optics в России. Устройства, собранные в РФ, имеют индекс NTi и могут быть доработаны по требованию Заказчика.

Инженеры ООО «Нева Технолоджи» обладают всем необходимым опытом как для решения задач системной интеграции (проведения обучения, разработки документации и программного обеспечения, проведения шеф-монтажа), так и для разработки индивидуальных решений с учетом особенностей конкретного объекта Заказчика. Мы также внимательно следим за последними разработками в этой отрасли и сотрудничаем с профильными образовательными и научными организациями РФ.

Физический принцип работы

Чувствительный элемент датчика — волоконная Брэгговская решетка (ВБР) представляет собой периодическую структуру, созданную внутри волоконного световода. Каждый период ВБР отражает назад малую часть излучения, пропускаемого через оптоволокно. Суммарный отраженный сигнал имеет высокодобротный (Q>5000) резонанс на длине волны, соответствующей периоду ВБР, который изменяет свое спектральное положение при внешнем воздействии на световод. Система регистрации преобразует смещение длины волны, отражённой ВБР, в цифровой сигнал.

Читайте также:  Нормализация повышенного давления народными средствами

Чувствительный элемент такого датчика не содержит электронных или подвижных компонент и поэтому является полностью пассивным, что означает возможность использовать его в зоне повышенной взрывоопасности, сильных электромагнитных помех и т.д. Поставляемые датчики устойчивы к интенсивной вибрации и применению в агрессивных средах. Показания датчика невозможно получить дистанционно, не подключившись к оптическим световодам измерительной системы (информационная защищенность). Использование длины волны света в качестве информационного параметра делает датчик нечувствительным к долговременным дрейфам интенсивности источника и приёмника излучения, а также случайным затуханиям оптической мощности в волокне.

В одном оптическом канале может быть установлено множество датчиков, обладающих разными резонансными длинами волн. В этом случае на объекте измерения будет создана распределенная система регистрации.

Интеррогатор (оптический регистрирующий блок) служит ключевым прибором систем измерения на основе волоконно-оптических датчиков, осуществляя одновременно регистрацию показаний каждого из подключенных датчиков и передачу измеренных показаний устройствам верхнего уровня (в простейшем случае – серверу оператора).

Основными элементами интеррогаторов Micron Optics являются стабильный узкополосный перестраиваемый лазер, а также регистрирующие и обрабатывающие оптический сигнал, отраженный датчиками, электронные компоненты. В наиболее современных интеррогаторах моделей si 155, si 255 элементы, выполняющие эти функции, собраны в единую оптоэлектронную плату, что значительно повышает точность и быстродействие интеррогатора.

При правильном выборе резонансных длин волн датчиков, поставляемые интеррогаторы совместимы с большинством волоконно-оптических датчиков на основе ВБР, выпускаемых основными мировыми производителями, а также с некоторыми датчиками, основанными на иных физических принципах. Для ВБР — датчиков Micron Optics, максимальное число подключаемых датчиков на один канал интеррогатора составляет 16 – 40 единиц.

C 2016 года ООО «Нева Технолоджи» осуществляет крупноузловую сборку устройств Micron Optics в России. Устройства, собранные в РФ, имеют индекс NTi и могут быть доработаны по требованию Заказчика.

Волоконно-оптические датчики служат первичными преобразователями волоконно-оптических измерительных систем. Отличительными особенностями датчиков являются высокая метрологическая точность, долговечность и стойкость, при уникально малых габаритах чувствительной части датчика (что значит – тип и габариты оптимального датчика определяются спецификой решаемой задачи).

Поскольку интеррогатор (оптический регистрирующий блок) может работать с поставляемыми датчиками независимо от измеряемой датчиком физической величины, волоконно-оптические датчики идеально подходят в тех случаях, когда требуется организовать комплексную систему измерения, включающую большое число датчиков и требующую измерения сразу нескольких параметров.

Сервисный центр ВОИС

Сервисный центр ООО «Нева Технолоджи» оказывает полный комплекс услуг по монтажу, ремонту, гарантийному и постгарантийному обслуживанию волоконно-оптических измерительных систем Micron Optics и Luna Innovations.

Специалисты сервисного центра в кратчайшие сроки проводят диагностику вышедшей из строя измерительной системы, разрабатывают и согласовывают объем ремонтных работ с Заказчиком. Благодаря имеющемуся складу запчастей и необходимому сервисному оборудованию ремонтные работы осуществляются в течение 14 календарных дней.

Основные виды ремонтных работ:

— диагностика неисправного оборудование;

— ремонт или замена перестраиваемого лазера;

— ремонт или замена оптического переключателя;

— ремонт или замена управляющего контроллера;

Источник

Adblock
detector