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Differenze tra la tecnologia NOVA e la tecnologia FBG

La tecnologia NOVA SCIENTIA introduce una nuova fisica nel campo della fibra ottica che migliora tutte le principali caratteristiche di quanto oggi disponibile con la tecnologia FBG: accuratezza, velocità di trasmissione dati, possibilità di monitoraggio e costi.

NOVA Tech supera i limiti della tecnologia FBG
Oggi i sensori in fibra ottica basati su reticoli in fibra di Bragg (FBG) sono il modo più utilizzato e sviluppato per utilizzare la luce riflessa in una fibra ottica come sensore. FBG fornisce misurazioni remote di temperatura, deformazione e informazioni derivative. Le FBG trovano molte applicazioni industriali nell'ingegneria civile, aeronautica, trasporto ferroviario, spaziale, navale, biomedicale, energia verde e ingegneria elettrica. I sensori FBG opportunamente posizionati su un componente forniscono informazioni su deformazione, temperatura e tutte le proprietà derivative, in modo non intrusivo.

La tecnologia NOVA è direttamente paragonata a quella di FBG in quelle che sono le caratteristiche principali che hanno reso i sensori a reticolo di Bragg in fibra ottica molto attraenti in così tanti settori.
Il confronto diretto è tra la tecnologia NOVA e la tecnologia dei sensori FBG single point multiplexing a divisione di lunghezza d'onda che attualmente è la tecnica FBG più utilizzata.

Sforzo

NOVA Tech
La deformazione applicata a un NS (NOVA-Segment) induce un cambiamento di fase al segnale portante unico per ogni riflettore. Rilevando il cambio di fase dal riferimento è possibile quantificare l'allungamento e quindi la deformazione applicata.

FBGs-TECH
La deformazione applicata a un array FBG induce un cambiamento di lunghezza d'onda nello spettro di ritorno ottico del sensore e quindi rilevando lo spostamento di lunghezza d'onda da una posizione iniziale è possibile quantificare la deformazione applicata.

Laser

NOVA Tech
Laser: retroazione distribuita per telecomunicazioni standard (DFB) che offre vantaggi in termini di prestazioni e costi dell'unità di potenza.
Un allungamento lungo l'asse della fibra provoca un aumento (o una diminuzione) della lunghezza NS. Il sistema è in grado di rilevare la differenza di lunghezza di ogni segmento dall'estremità tagliata, che funge da punto di riferimento. Sottraendo il delta del segmento L dal riferimento è possibile avere i singoli segmenti dL e quindi la deformazione generata.

FBGs-TECH
Laser: laser sintonizzabile specifico con una finestra di funzionamento della lunghezza d'onda. Questa è una limitazione in termini di prestazioni e costi dell'hardware. Un allungamento lungo l'asse della fibra induce una deformazione che applicata a un array FBG crea una variazione della lunghezza d'onda nello spettro di ritorno ottico del sensore e quindi rilevando lo spostamento della lunghezza d'onda da una posizione iniziale è possibile quantificare la deformazione applicata.
 
NOVA Tech FBGs-TECH
0.01 microstrain 1.2 microstrain
Il minimo dL rilevabile è nell'ordine di 1e-5 μm che su un sensore NS corto (10mm) è pari a 1 nanostrain. La precisione del rilevamento della temperatura è di 0,005 ° C. Lo spostamento minimo della lunghezza d'onda misurabile è 1 picometro che è uguale a una deformazione di 1,2 microstrain nel sensore della fibra. La precisione del rilevamento della temperatura è di 0,1 ° C.
L'accuratezza e la precisione di un processo di misurazione vengono generalmente stabilite misurando ripetutamente lo standard di riferimento tracciabile.
Ciò si applica quando le misurazioni vengono ripetute e mediate, la precisione della media (sensibilità) è uguale alla deviazione standard nota del processo divisa per la radice quadrata del numero di misurazioni mediate
Sensibilità NOVA Tech= 0,22 nε / sqrt (Hz) - Sensibilità FBG = 200 nε / sqrt (Hz)
NOVA Tech FBG's TECH
>200 kHz max 2.5 kHz
l laser utilizzato è un laser standard per telecomunicazioni a feedback distribuito (DFB), il limite è l'FPGA nell'hardware che può raggiungere> 1000 kHz La frequenza di scansione tipica è 2,5kHz, il laser utilizzato è uno speciale laser sintonizzabile che ha limitazioni sulla velocità di acquisizione dati ottenibile.
none 40nm
La lunghezza d'onda utilizzata nel reticolo ultracorto è unica per ciascuno dei sensori, questo elimina la finestra operativa e il problema della sovrapposizione della deformazione. Ciò offre enormi vantaggi nel multiplexing, nella definizione del layout di rilevamento, nel design e nelle possibilità di misurazione. La larghezza di banda tipica della lunghezza d'onda del laser è di 40k picometri, che sono pari a 40k microstrain. La somma della deformazione totale misurata dai sensori deve essere <40k us e non possono sovrapporsi. Questo può essere un vincolo limitante nel multiplexing, nel layout degli ensing e nell'affidabilità dei dati.
bond 0.25 mm grating bond 8 mm grating
La tolleranza al trasferimento della deformazione è molto alta perché deve essere garantita principalmente dove si trovano i reticoli ultracorti. Poiché i grigliati sono lunghi 0,25 mm, il processo di incollaggio è semplice e affidabile. Il trasferimento della deformazione lungo la lunghezza fbg di 8 mm deve essere perfetto altrimenti il ​​sensore legge risultati non affidabili a causa di errori nello spostamento del rilevamento del picco. La qualità del processo di incollaggio (taglio, spessore, porosità) è un fattore chiave.
continua discreta
Integrare il campo di deformazione applicato sulla fibra di rilevamento. I vantaggi dei sensori di lunghezza a scartamento lungo per il monitoraggio della salute strutturale includono la ridotta dipendenza dalle proprietà locali nella posizione del sensore di misurazioni effettuate su substrati non omogenei e l'assenza di spazi di rilevamento, per cui la proprietà di integrazione della misurazione garantisce che un localizzato l'evento di deformazione ovunque lungo la fibra di rilevamento non verrà perso. Sensori altamente localizzati che rilevano la deformazione solo nel punto in cui viene applicato il sensore, tipicamente su una lunghezza di 8 mm. Lo svantaggio è che il monitoraggio è discreto su dove si trovano i sensori, quindi una deformazione localizzata che non è nella lunghezza del sensore 8 mm verrà persa. Questo è cruciale, ad esempio, quando il monitoraggio dello stato di salute della struttura è l'obiettivo dell'installazione, cadute di rigidità localizzate dovute ad una crepa in crescita o ad un punto caldo della temperatura, ad esempio, non verranno segnalate se non negli 8 mm.
sensori >40 sensori 40
La limitazione è solo l'FPGA che crea l'hardware. Questo può essere personalizzato per l'applicazione. La mancanza di una finestra operativa crea spazio per un numero elevato di sensori. La finestra di funzionamento del laser e l'elettronica utilizzata sono fattori chiave per la limitazione in termini di numero di sensori che possono essere multiplexati nello stesso canale.
 

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