Fiber Bragg Grating (FBG)

Instalace FBG (Fiber Bragg Grating) na mostní konstrukci

Technologie FBG (Fiber Bragg Grating) představuje optický systém nahrazující tenzometry. Způsob nasazení těchto čidel je shodný s čidly tenzometrickými. Avšak na rozdíl od nich jak měření deformací, tak přenos informací je realizován světlem. Díky tomu se snižují energetické nároky systému a systém je výrazně odolnější vůči většině možných zdrojů rušení, jako je např. elektromagnetické rušení.

Hlavní výhody

  • až několik set připojených senzorů k jediné měřící jednotce,
  • řádově desítky senzorů různě vzdálených od sebe na jednom optickém vlákně,
  • vzdálenost měřící jednotky od senzorů v desítkách kilometrů (připojení senzorů pomocí telekomunikačního optického vlákna),
  • senzory nevyžadují napájení,
  • senzory nejsou rušeny a nerušíelektromagnetickým polem,
  • vhodné mimo jiné i do hořlavého a výbušného prostředí.

Příklady použití

  • stavby, dopravní infrastruktura – měření deformací, vzájemné změny polohy jednotlivých dílů,
  • vývoj strojů, automobilů, letadel apod. – měření deformací rámů (vhodné právě díky nulovému elektromagnetickému rušení).

Braggova mřížka je moderní náhrada piezo senzoru. Jedná se o velmi malou, vodíkem dopovanou část optického vlákna, která v případě spojení tohoto vlákna s natahovaným dílem mění definovaným způsobem svoje optické vlastnosti, a tím je možno měřit velmi přesně protažení tělesa. Na jednom vlákně může být až řádově několik desítek nezávislých FBG senzorů, z nichž každý pracuje na jiné vlnové délce. Použiè je například pro sledování dílčích pohybů mostních konstrukcí. Metoda je netečná vůči elektromagnetickému poli a elektromagentickému rušení.

Princip měření pomocí FBGUkázka rozhraním systém Building Information Modeling System Boteg pro sledování stavu konstrukcí

Technické údaje senzorů

Parametr Hodnota
Délka senzorů 250 mm, 500 mm, 1 m, 1.5 m, 2 m
Roztažnost senzorů -0.5 % až +1 % celkové délky
Přesnost/rozlišení 1με (mikro strain)
Teplotní rozsah -20 °C až 60 °C
Materiál Standardně hliník
Odolnost IP68

Technické údaje měřící jednotky

Parametr Hodnota
Vzdálenost od senzorů až 40 km, single mode optické vlákno
Kapacita až 8x6 = 48 senzorů na jednotku
Napájení 230 V, < 40 W
Pracovní prostředí 0 °C - 40 °C, < 80% nekondenzující vlhkost
Rozměr Rack, 19", délka 482 mm
Komunikační protokoly TCP/IP, MODBUS
Rozhraní Ethernet, RS-485, RS-232, 3x relé výstup

Instalace systému Fiber Bragg Grating (FBG) a BIM (Building Information Modeling System) v Pardubicích, most Pavla Wonky. Realizace 2016.