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西安環(huán)測的光纖光柵解調儀產(chǎn)品線較為豐富,覆蓋了從靜態(tài)低速監(jiān)測到高速動態(tài)測量的多種需求場景,主要包括以下型號:
HOSI-2C:靜態(tài)解調儀,掃描頻率0.5~2Hz,波長分辨率高達0.1pm,適合長期監(jiān)測場景。
HOSI-100A:工控便攜式解調儀,內(nèi)置Win系統(tǒng)及觸控板,方便現(xiàn)場攜帶操作。
HOSI-100B:緊湊型解調儀,掃描頻率1Hz/100Hz,體積僅145×85×45mm,重量0.5kg。
HOSI-100F:32通道大容量解調儀,機架式設計,適合大規(guī)模工程監(jiān)測。
HOSI-1000D:多形態(tài)解調儀,支持模塊式、便攜式、機架式三種形態(tài),掃描頻率可選100Hz或1000Hz。
HOSI-1000E:高速解調儀,全通道同步采集頻率達1000Hz,適合動態(tài)高速測量。
工作原理
光纖光柵解調儀的核心原理基于光纖布拉格光柵(FBG)的波長選擇性反射特性。光纖光柵是在光纖纖芯內(nèi)部通過紫外激光刻寫出的周期性折射率變化區(qū)域,當寬帶光注入光纖時,光柵會反射一個特定波長的光(即布拉格波長λ_B),其余波長的光則透射過去。布拉格波長由光柵周期Λ和纖芯有效折射率n_eff共同決定,滿足關系式λ_B=2n_eff·Λ。
當光纖光柵所處環(huán)境的溫度或應變發(fā)生變化時,會引起n_eff和Λ的改變,從而導致反射波長發(fā)生漂移(Δλ_B)。解調儀通過發(fā)射寬帶光信號,高速掃描并分析返回的各光柵反射波長,精確計算其漂移量,再根據(jù)標定系數(shù)解算出應變和溫度的變化值。多個中心波長不同的FBG可以串聯(lián)在一根光纖上,實現(xiàn)多點準分布式測量。
從硬件組成來看,解調儀通常包含光源(寬帶光源或可調諧掃描光源)、光纖法-珀濾波器等光譜分析元件、光電探測器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。西安環(huán)測的解調儀產(chǎn)品內(nèi)置可調FP腔濾波器和掃描光源,并內(nèi)置波長參考,無需外部波長校準,保證了長期測量的穩(wěn)定性和準確性。
核心技術特點
高精度波長測量:以HOSI-2C為例,其波長分辨率可達0.1pm,波長重復性≤2pm;其他型號如HOSI-100B、HOSI-1000E等波長分辨率為1pm,波長重復性≤5pm,能夠滿足微應變級別的精確測量需求。
多速率靈活配置:產(chǎn)品線覆蓋了從0.5Hz靜態(tài)監(jiān)測到1000Hz高速動態(tài)測量的完整頻率范圍。靜態(tài)型號適合橋梁、大壩等長期健康監(jiān)測;高速型號適合振動、沖擊等瞬態(tài)信號捕捉,所有通道可同步采集。
多通道大容量:單臺設備支持4、8、16乃至32通道可選,每通道可串聯(lián)多個FBG傳感器(波長間隔0.5nm),單臺設備即可覆蓋數(shù)百個測點,極大減少了布線復雜度。
寬波長范圍:波長覆蓋范圍從40nm到100nm不等(如1525nm~1565nm、1510nm~1590nm等),動態(tài)范圍可達40~50dB,滿足不同工程場景的波長分配需求。
全光譜功能:所有型號均帶全光譜功能,不僅能測量光柵峰值波長,還能獲取完整的反射光譜信息,便于傳感器安裝質量檢測和數(shù)據(jù)校驗。
多種通信與傳輸方式:支持標準以太網(wǎng)接口,便于TCP/IP遠程控制;部分型號還支持4G無線數(shù)據(jù)傳輸,可實現(xiàn)遠程監(jiān)控,適合野外或偏遠地區(qū)的無人值守監(jiān)測。
結構緊湊耐用:從模塊式(最小169×28×193mm、1kg)到標準機架式(440×44×350mm),提供多種安裝形態(tài),適應實驗室、現(xiàn)場便攜、機柜集成等不同使用環(huán)境。
典型應用領域
西安環(huán)測光纖光柵解調儀的應用領域十分廣泛,幾乎涵蓋了所有需要結構健康監(jiān)測和物理量精確測量的場景:
土木工程監(jiān)測:橋梁、大壩、隧道的施工監(jiān)測、健康監(jiān)測和危險報警;體育場館、大型建筑的結構安全評估。
交通基礎設施:高鐵鐵軌變形監(jiān)測與加速度監(jiān)測;公路運行疲勞監(jiān)測和維護提醒;地鐵隧道消防報警。
能源與石化:海洋石油平臺長期監(jiān)測和危險報警;石油油井、油罐溫度監(jiān)測;油田管道溫度測量;電力高壓開關柜溫度測量。
礦山安全:煤礦豎井井壁和巷道監(jiān)測、消防報警。
航空航天:飛機機翼機艙監(jiān)測、航天飛行器表面應變監(jiān)測;風洞結構變形和振動監(jiān)測。
新材料與工業(yè):復合材料變形監(jiān)測;管道變形監(jiān)測;邊界和柵欄防護。
系統(tǒng)集成(OEM):可作為核心測量模塊嵌入客戶自有系統(tǒng)中,HOSI-2C明確支持OEM應用。
技術優(yōu)勢總結
與傳統(tǒng)電學傳感器相比,基于西安環(huán)測光纖光柵解調儀的監(jiān)測系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢:光纖本身為石英玻璃材質,本質絕緣,不產(chǎn)生電火花,耐高壓、抗雷電、抗電磁干擾,特別適合在變電站、油庫、礦山等惡劣電磁環(huán)境或易燃易爆場合使用;一根光纖上可串聯(lián)數(shù)十個FBG傳感器,極大減少布線復雜度;波長編碼屬于絕對測量,不受光源波動、光纖彎曲損耗等因素影響,無零點漂移,長期穩(wěn)定性優(yōu)異;傳感器結構簡單,無活動部件,耐腐蝕,適合長期埋入混凝土或植入復合材料內(nèi)部。
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