os5100, bir numune yüzeyindeki iki nokta arasındaki yer değiştirmeyi ölçmek için özel olarak tasarlanmıştır. Cihaz tasarımı, çeşitli yüzeylere kolayca takılabilecek kadar esnektir ve metal, beton ve diğer yüzeylerde ölçüm yapmayı kolaylaştırır. os5100 gage’i oluşturan iki FBG yer değiştirme sensörü, onları elementlerden koruyan ve zorlu ortamlarda kurulumlara izin veren sağlam sert kaplamalı anodize alüminyum muhafaza içinde bulunur.
Bu gage tek başına veya bir FBG sensör dizisinin (gerinim ve sıcaklık göstergeleri, ivmeölçerler ve diğer yer değiştirme göstergelerini içerebilir) bir parçası olarak seri halde kullanılabilir. Bu tür diziler için kablolama, karşılaştırılabilir elektronik gage ağlarından çok daha ucuz ve zahmetlidir. Kablolar, ayrı bağlantı kutularına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak doğrudan muhafazanın içinde birleştirilebilir. os5100, EMI bağışıklığı da dahil olmak üzere tüm FBG tabanlı sensörlerin doğasında bulunan birçok avantajı sunar – titreşimli tel göstergelerin sunamayacağı bir şey.
Fiber optik GBG (grating-based grating) tabanlı basınç, strain (gerinim) ve deplasman (yer değiştirme) sensörleri, ışığın fiber optik bir kılavuz içerisindeki hareketini ve bunun sonucunda meydana gelen optik değişiklikleri kullanarak fiziksel büyüklükleri ölçerler. Bu sensörler, özellikle güvenilirlik, hassasiyet ve elektromanyetik parazitlere karşı dayanıklılık gibi avantajlar sunar. İşte bu sensörlerin nasıl çalıştığına dair bir açıklama:
Fiber optik GBG (Grating-Based Grating) tabanlı sensörler, çeşitli fiziksel büyüklükleri ölçmek için optik fiberlerin özelliklerini kullanır. Bu sensörler, özellikle yüksek hassasiyet, elektromanyetik parazitlere dayanıklılık ve zorlu çevre koşullarına karşı dayanıklılık gibi avantajlar sunar. Şimdi bu sensörlerin nasıl çalıştığını ve farklı tiplerini detaylıca inceleyelim:
Fiber Optik Sensörlerin Temel Prensibi
- Fiber Optik Kılavuz: Fiber optik sensörler, ışığın iletildiği ince bir fiber optik kablodan oluşur. Genellikle cam veya plastikten yapılan bu kablo, ışığı bir uçtan diğerine yönlendirir.
- Fiber Bragg Izgarası (FBG): Fiber optik kablonun içine belirli aralıklarla düzenlenmiş bir ızgara yapısı (grating) yerleştirilir. FBG, belirli dalga boylarındaki ışığın yansımasına neden olur. Bu yansıyan dalga boylarındaki değişiklikler, sensörlerin ölçüm yapmasını sağlar.
Çalışma Prensibi
- Işık Kaynağı: Sensör, geniş bantlı bir ışık kaynağı ile aydınlatılır. Bu kaynak, farklı dalga boylarındaki ışığı fiber optik kılavuza gönderir.
- Yansıma ve Kırılma: Fiber içerisindeki FBG, belirli dalga boylarındaki ışığı yansıtır ve geri kalan dalga boylarını geçirir. Yansıyan ışığın dalga boyu, ızgaranın periyodik yapısına bağlıdır.
- Dış Etkilerin Algılanması: Basınç, gerinim, yer değiştirme, ivme veya eğim gibi fiziksel büyüklükler fiber üzerinde bir stres oluşturur. Bu stres, FBG’nin periyodik yapısını değiştirir ve yansıyan ışığın dalga boyunu kaydırır.
- Dalga Boyu Değişiminin Ölçülmesi: Yansıyan dalga boyundaki bu değişiklik, fiber optik kılavuzun diğer ucunda bir optik spektrum analizörü (Fiber Optik Interrogator Sorgulayıcı) tarafından ölçülür. Bu analizör, dalga boyundaki değişimi algılar ve bu değişimden yola çıkarak fiziksel büyüklüğün değerini hesaplar.
Ölçüm Türleri
- Basınç Sensörleri: Fiber üzerindeki basınç, FBG yapısında bir sıkışmaya neden olur. Bu sıkışma, yansıyan ışığın dalga boyunda bir değişiklik yaratır ve basınç miktarını belirlemek için kullanılır.
- Gerinim (Strain) Sensörleri: Gerinim, fiberin uzamasına veya kısalmasına neden olur. Bu da FBG yapısını değiştirerek yansıyan dalga boyunu kaydırır. Dalga boyundaki bu değişiklik, gerinim miktarını ölçmek için kullanılır.
- Deplasman (Yer Değiştirme) Sensörleri: Fiziksel bir yer değiştirmenin etkisi, fiber üzerinde bir gerilim veya sıkışma yaratır. Bu değişim de FBG yapısında dalga boyu kaymasına neden olur ve yer değiştirme miktarını hesaplamada kullanılır.
- İvmeölçerler: İvme, fiber optik kabloya bir kuvvet uygulanmasına neden olur. Bu kuvvet, FBG’nin yapısını değiştirerek yansıyan dalga boyunu kaydırır. İvmeölçerlerde bu değişiklikler ivme miktarını ölçmek için kullanılır.
- Eğim Sensörleri: Eğim, fiber optik kablonun belirli bir açıya göre bükülmesine neden olur. Bu bükülme, FBG’nin periyodik yapısını değiştirerek yansıyan ışığın dalga boyunda kaymaya neden olur. Dalga boyundaki bu kayma, eğim açısını belirlemek için kullanılır.
Avantajlar
- Hassasiyet ve Doğruluk: Fiber optik sensörler, çok yüksek hassasiyet ve doğruluk sağlar.
- Elektromanyetik Dayanıklılık: Bu sensörler, elektromanyetik parazitlere karşı dayanıklıdır ve bu nedenle endüstriyel ortamlarda güvenilir şekilde çalışırlar.
- Uzun Mesafe Ölçümleri: Fiber optik kablolar, uzun mesafelere sinyal kaybı olmadan veri iletebilir.
- Korozyon ve Zor Şartlara Dayanıklılık: Fiber optik malzemeler, korozyona ve zorlu çevre koşullarına dayanıklıdır.
Kullanım Alanları
- Endüstriyel Ölçümler: Makine ve yapıların izlenmesi.
- Yapısal Sağlık İzleme: Binalar, köprüler ve altyapıların izlenmesi.
- Havacılık: Uçak parçalarının izlenmesi.
- Tıp: Tıbbi cihazların izlenmesi ve biyomedikal ölçümler.
- Denizcilik: Gemi ve denizaltı yapıların izlenmesi.
Fiber optik GBG tabanlı sensörler, geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılır ve yüksek hassasiyet, güvenilirlik ve dayanıklılık sunar. Bu özellikler, onları endüstriyel ölçümler, yapısal sağlık izleme, havacılık ve daha birçok alanda vazgeçilmez kılar.
Fiber optik sorgulayıcılar için tıklayınız.
os5100 Datasheet
