Разница между технологиями NOVA и ВБР

Технология NOVA SCIENTIA представляет новую физику в области оптического волокна, которая улучшает все основные характеристики того, что доступно сегодня с технологией ВБР: точность, скорость передачи данных, возможности мониторинга и затраты.

Технология NOVA превосходит возможности технологии ВБР (FBG)
Сегодня волоконно-оптические датчики на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР) являются наиболее распространенным и развитым способом использования света, отраженного в оптическом волокне, в качестве датчика. ВБР обеспечивает дистанционные измерения температуры, деформации и производной информации. ВБР применяется в гражданском строительстве, аэронавтике, на железнодорожном транспорте, в аэрокосмической отрасли, космосе, военно-морском флоте, биомедицине, "зеленой" энергетике и электротехнике. Датчики ВБР, правильно расположенные на объекте, дают информацию о деформации, температуре и всех производных характеристиках неинтрузивным методом.

Технология NOVA непосредственно сравнима с ВБР по основным характеристикам, которые и сделали волоконно-оптические брэгговские датчики очень привлекательными во многих отраслях промышленности. Прямое сравнение также делается между технологией NOVA и технологией мультиплексирования с разделением длин волн одноточечной ВБР - сенсорной технологией, которая на сегодняшний день является наиболее используемой технологией ВБР.

Технология NOVA
Воздействие на NS (NOVA-сегмент) вызывает изменение фазы уникального несущего сигнала для каждого отражателя. При обнаружении изменения фазы по сравнению с эталоном можно количественно оценить удлинение и, следовательно, деформацию.

Технология ВБР
Воздействие на матрицу ВБР вызывает изменение длины волны в оптическом обратном спектре датчика, и поэтому, обнаруживая сдвиг длины волны от исходного положения, можно количественно оценить приложенное воздействие.

Технология NOVA
Лазер: стандартная телекоммуникационная распределенная обратная связь (DFB) дает преимущества с точки зрения производительности энергоблока и затрат. Удлинение вдоль оси волокна приводит к увеличению (или уменьшению) длины NS. Система способна обнаруживать разницу в длине каждого сегмента от расщепленного конца, которые выступают в качестве опорной точки. Вычитая дельту сегмента L из эталона, можно получить единичные сегменты dL и таким образом вычислить воздействие.

ВБР-TECH
Лазер: особый настраиваемый лазер с окном работы с длиной волны. Это ограничение, с точки зрения производительности оборудования и затрат. Удлинение вдоль оси волокна индуцирует воздействие, которое, приложенное к матрице ВБР, создает изменение длины волны в оптическом обратном спектре датчика, и поэтому, обнаруживая сдвиг длины волны от исходного положения, можно количественно оценить приложенное воздействие.

 

NOVA Tech	Технология ВБР
0,01 мкм/м	1,2 мкм/м
Минимальная определяемая микродеформация - 1e-5 μm (мкм/м), что соответствует 1 нанострейну при измерении NS-датчиком (10 мм). Погрешность измерения температуры 0,0050C.	Минимальный определяемый сдвиг волны - 1 пикометр, что соответствует 1,2 мкм/м волоконно-оптического датчика. Погрешность измерения температуры 0,10C.

Точность и погрешность измерения, как правило, определяется на основе периодически отслеживаемых шаблонов.
Такой принцип применяется, как правило, когда измерения производятся периодически; выводится усредненное значение, которое и сравнивается с известным стандартом (средняя точность/чувствительность вычисляется делением такого среднего стандартного значения на квадратный корень из числа измерений).
Чувствительность NOVA = 0.22 nε/sqrt(Hz) – Чувствительность ВБР = 200 nε/sqrt(Hz)

NOVA Tech	Технология ВБР
>200 kHz	макс. 2,5 кГц
Используется стандартный телекоммуникационный (DFB) лазер; предел аппаратуры FPGA (ВБР) >1000 кГц.	Стандартная частота сканирования - 2.5 кГц, используется специальный настраиваемый лазер, который имеет ограничение на достижимую скорость сбора данных.
Нет	40nm
Длина волны, используемая в ультракороткой решетке, уникальна для каждого из датчиков, что исключает рабочее окно и проблему перекрытия деформации. Это дает огромные преимущества при мультиплексировании, определении схемы зондирования, дизайне и возможностях измерений.	Ширина полосы длин волн лазера обычного типа составляет 40к пикометров, что равно 40к микронапряжениям. Сумма общей измеренной датчиками деформации должна быть <40k us, и они не могут перекрываться. Это может быть ограничением в мультиплексировании, в компоновке и в надежности данных.
bond 0.25 mm grating	Размер решетки 0,25 мм
Допуск переноса деформации очень высок, потому что он должен быть гарантирован в основном там, где находятся сверхкороткие решетки. Поскольку решетки имеют длину 0,25 мм, процесс связывания прост и надежен.	Передача деформации вдоль длины ВБР 8 мм должна быть идеальной, в противном случае датчик считывает ненадежные результаты из-за ошибок в сдвиге пика обнаружения. Ключевым фактором является качество процесса связывания (сдвиг, толщина, пористость).
Постоянный	Дискретный
Поле деформации распространяется вдоль оптоволокна. Преимущества длинномерных датчиков для мониторинга целостности конструкций включают в себя уменьшенную зависимость от неких локальных свойств мест расположения датчика измерений (например, на неоднородной подложке) и отсутствие "мертвых зон" измерений, за счет чего общее качество измерений гарантирует, что некое локальное событие/деформация в любом месте вдоль оптоволокна не будет пропущено.	В высшей степени локализованные датчики, которые обнаруживают деформацию только в том месте, где применяется датчик, как правило, на длине 8 мм. Недостатком является то, что контроль дискретен в зависимости от того, где находятся датчики, поэтому локализованная деформация, которая не находится на отрезке длиной 8 мм, будет пропущена. Это имеет решающее значение, например, когда конечной задачей при мониторинге целостности конструкций является выявление локальных падений жесткости из-за растущей трещины или критического роста температуры - такие дефекты не будут отмечены за пределами 8 мм отрезка.
>40 датчиков	40 датчиков
Ограничением является только технологии ПЛИС (FPGA), которые создают аппаратное обеспечение. Оно может быть сделано на заказ под конкретное применение. Отсутствие рабочего окна предоставляет возможность разместить большое количество датчиков.	Рабочее окно лазера и используемая электроника являются ключевым фактором ограничения количества датчиков, которые могут быть мультиплексированы в одном канале.