一般来说,光纤传感与电传感相比的优点是众所周知的:对电场和磁场不敏感,在液体或高温等具有挑战性的环境中的高性能,以及在没有明显信号损失的情况下覆盖数公里距离的能力。许多成功的技术就是利用这些优势,为具有挑战性的场合提供例如温度、压力或应变测量。
然而,目前的解决方案通常受到灵敏度和带宽方面限制,这使得光纤传感在许多应用领域遥不可及。我们进入这一空白,为全光高频声学监测提供解决方案。与现有解决方案相比,我们的技术具有高灵敏度和高采集频率,并且实现一次同时读取多个传感器的测量为数值。
我们的声学监测技术(TV-ZonaSens)使用光纤中的两个光纤布拉格光栅(FBG)来定义光纤的敏感部分,并使用干涉法来非常精确地测量应变。从原理上讲,这将实现高采集带宽(高达1MHz)和高灵敏度(低至千万亿分之一应变级别)。
目前市场上有两种具有竞争力的技术:标准光纤布拉格光栅传感和分布式传感。
1、光纤布拉格光栅(FBG)是对光纤的局部加工,它能反射非常尖锐的波长。光纤光栅解调仪可以解调波长,提供局部点的应变或温度的数值测量。原则上,应变可以转换成声信号,但灵敏度和本底噪声不足以测量大多数声源(典型限值在nano应变级别)。这些光纤光栅系统通常用于局部压力、温度或力的测量。
2、分布式光纤传感利用材料缺陷引起的光纤局部微小反射,并使用强大的算法导出应变数值。这非常适合在低灵敏度和窄带宽下进行局部温度和压力测量。功能最强大的系统是分布式声学传感(DAS),它使用蛮力计算和学习算法,测量沿光纤在多达10,000个点处产生的小应变,频率高达10kHz,但灵敏度有限。这个系统非常昂贵,需要一个月的时间来“学习”它的应用程序,然后才能获得合理的数据。
TV-OptimAE是全光纤声发射传感系统。从本质上讲,光纤传感系统非常适合在极端环境中进行测量,例如高压区域、ATEX区域、高EMI和/或液体中。
声发射测量最好使用光纤技术,因为它高度敏感,可以在非常恶劣的环境中以极低的噪声进行测量。TV-OptimAE系统和TV-6300系列传感器的基础技术是TV-ZonaSens技术。这项干涉原理测量光纤中两个反射部分(FBG)之间的距离,因此使该部分光纤对应变极其敏感。将检测到声波对光纤造成的微小变化。
应用
v 结构健康监测
v 状态监测
v ATEX、极端低温/高温和辐射(EMI/核)环境中的传感器测量
性能参数 | |
通道数 | 2,4,8,12,16 通道 |
采样频率 | 1 MS/s |
信号采集 | 真正的实时同步测量 |
多路复用能力 | 最多 16 |
信号分辨率 | 32 bit |
自动校准 | 内置校准 |
前置放大器 | 光学传感不需要 |
声发射特征提取 | 到达时间、持续时间、上升时间、振幅、能量、计数、RMS |
声发射参数1 | 阈值,HDT, HLT |
数据输出 | 数字文件 (TDMS) |
工作环境 | |
工作温度 | -5 °C to 50 °C |
存储温度 | -5 °C to 50 °C |
最大湿度 | 85% (无凝结) |
物理参数 | |
尺寸 (W x H x L) | 480 x 480 x 265 mm (机架式,6U) |
最大重量 | 18 kg |
外壳材料 | 铝 |
IP等级 | IP52 |
输入电压 | 220 – 240 VAC or 110 – 120 VAC |
输入电压频率 | 50 – 60 Hz |
输出接口/端口 | Ethernet RJ-45 |
光纤端口 | E2000 |
传感器类型 | Optics11’s 6300 系列传感器 |
在特殊环境上,要求高性能的测量,全光纤声发射传感器是最理想解决方案。
光纤传感器已被证明在许多工业生产中具有很高的应用价值。这主要是由于其固有的优点,例如能够在强电磁干扰场中提供可靠的数据、极端温度和远程操作,而不需要在传感位置安装其它的电子设备。
TV-6300 系列声发射传感器设计可用于在高达500kHz下长时间的稳定可靠的测量。创新的光纤干涉测量方法使TV-6300 系列传感器成为唯一的全光解决方案,其信噪比不逊色于经典的电子声发射传感器。使用我们独特的专利解调技术(TV-ZonaSens),可以在光纤中串联连接多个传感器。
主要特点
² 全光纤传感器
² 对所有电磁效应(电磁干扰、射频干扰、火花等)的本质抗扰,本质安全,可在液体中和极端温度下工作。
² 超高传感器复用能力
² 将大量传感器连接到单个解调仪,减少了网络和安装的复杂性。.
² 体积小,重量轻
² 传感器被封装在小而坚固的金属外壳中,重量轻,对结构的影响最小。
² 远程传感
² 在传感器和传感器或解调仪之间距离可长达10公里。
声发射传感器
性能参数1 | |
1 kHz时的动态范围 | 160 dB |
300 kHz时的动态范围 | 80 dB |
灵敏度 | -20 dB re nm/µbar |
等效灵敏度 | -45 dB re V/µbar |
频率范围 | 1 kHz to 500 kHz |
共振频率 | 200 kHz |
光谱噪声密度2 | 150 fϵ/√Hz |
背景噪音带宽2 | 105 pϵ |
采集频率 | 最高 1 MHz |
平均无故障时间(MTBF) | > 120 000 小时 |
环境参数 | |
存储温度 | -40 to 80 °C |
温度温度 | -40 to 80 °C (ST版本) -40 to 200 °C (HT版本) |
IP等级 | IP68 |
物理参数 | |
尺寸 | 17.5 x 22 x 22 mm |
重量 | 16 g |
外壳材料 | 阳极氧化铝(Al6061) |
安装方法 | 磁夹/橡胶夹/粘合剂 |
光纤类型 | SM1500 (6.4/80) PE |
敏感光纤长度 | 3.6 m |
标准光缆长度 | 1 ± 0.1 m |
光缆护套 | PVC, 3 mm直径 |
光缆弯曲半径 | ≥ 5 mm |
光连接头 | FC/APC |
光学指标 | |
可见度 | 90% |
工作波长 | C 波段 |