SP1-4-3拉繩位移傳感器的組網(wǎng)技術(shù)

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】SP1-4-3拉繩位移傳感器事業(yè)部，張工。

SP1-4-3電纜位移傳感器的早期研究主要集中在傳感器本身的封裝、壽命、可靠性和各種解調(diào)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上。當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)際工程時(shí)，將面臨許多新的技術(shù)問題。 與單個(gè)傳感器應(yīng)用不同，當(dāng)傳感器組成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以解決路徑備份、溫度補(bǔ)償、頻段利用和功率平衡等問題。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)也對(duì)SP1-4-3傳感器本身提出了標(biāo)準(zhǔn)化要求。

1、傳感器的互換性

SP1-12-3位移傳感器最重要的外部參數(shù)是初始波長和波長隨外部物理量變化的系數(shù)。 在精度不同的情況下，SP1-12-3位移傳感器反射光譜的中心波長與被測(cè)物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系有多種數(shù)學(xué)表達(dá)式。例如，建立中心波長與外部物理量的關(guān)系；建立中心波長變化與外部物理量之間的關(guān)系； 處理線性條件； 處理多項(xiàng)式形式；初始波長也可以在不同的溫度點(diǎn)進(jìn)行選擇。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以商定，各個(gè)研發(fā)單位和企業(yè)的產(chǎn)品都采用自己選擇的表征方法。還缺乏標(biāo)準(zhǔn)化整個(gè)波段傳感器工作波長的工作。因此，SP1-12-3傳感器的初始中心波長也是根據(jù)工藝隨機(jī)確定的。這樣，作為一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品，在標(biāo)準(zhǔn)化的大型組網(wǎng)項(xiàng)目中往往是不可替代的。

2、應(yīng)變測(cè)量中的溫度補(bǔ)償

由于SP1-12-3位移傳感器的彈光系數(shù)僅為熱光系數(shù)的1/10左右，因此溫度變化1°C引起的中心波長偏移相當(dāng)于10με。因此，在應(yīng)變測(cè)量中，必須消除環(huán)境溫度變化對(duì)SP1-12-3傳感器中心波長的影響，即必須考慮應(yīng)變測(cè)量中的溫度補(bǔ)償問題，這一點(diǎn)尤為重要。 大型結(jié)構(gòu)的長期應(yīng)變監(jiān)測(cè)。但是在這個(gè)實(shí)際應(yīng)用中，只考慮傳感器的溫度系數(shù)作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體是沒有意義的。因?yàn)樵趯?shí)際工程中，SP1-25-3位移傳感器與被測(cè)物結(jié)合后，其溫度系數(shù)發(fā)生了很大變化。新的溫度系數(shù)與被測(cè)物體的材料特性和安裝方式有很大關(guān)系，而且往往無法預(yù)測(cè)。

3、頻段利用

由于光源光譜寬度的限制，SP1-25-3的波長范圍的限制，以及光路上其他各種元件的工作波長的限制，SP1-的可用光譜帶寬25-3傳感器網(wǎng)絡(luò)有限。目前普遍使用1310nm或1550nm波段。隨著DWDM光通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1550nm波段的器件供應(yīng)商越來越多，成本也越來越低。C波段已成為光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的首選工作波段。

考慮到C波段從1525nm到1565nm的40nm波長范圍，SP1-25-3位移傳感器采用波分復(fù)用的方式串聯(lián)在一條鏈路上。當(dāng)波長相鄰的兩個(gè)傳感器的反射光譜中心波長接近0.4nm時(shí)，解調(diào)系統(tǒng)難以區(qū)分。因此，在不考慮每個(gè)傳感器范圍的極端情況（中心波長的移動(dòng)范圍）的情況下，一條鏈路上可以串聯(lián)的最大傳感器數(shù)量約為100個(gè)。 事實(shí)上，在大多數(shù)情況下，每個(gè)傳感器都應(yīng)具有 1 nm 的波長偏移范圍，因此在實(shí)際組網(wǎng)中，一個(gè)鏈路中的傳感器數(shù)量約為30個(gè)。

4、功率平衡

假設(shè)從解調(diào)設(shè)備發(fā)射的光信號(hào)的功率密度在整個(gè)工作波長范圍內(nèi)是相對(duì)一致的。 不同頻率的光信號(hào)在光路上的不同位置被反射回來，它們通過的光器件、連接器或融合點(diǎn)的數(shù)量也不同，導(dǎo)致返回的不同信號(hào)的功率水平不同。 在最壞的情況下，SP1-50-3 位移傳感器的旁瓣噪聲甚至可以超過其他傳感器的有用信號(hào)，導(dǎo)致能夠被傳感器識(shí)別的SP1-50-3電纜位移傳感器的數(shù)量減少。 網(wǎng)絡(luò)。 因此，工程組網(wǎng)時(shí)必須進(jìn)行正確的功率平衡設(shè)計(jì)。

5、光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的融合

我國幅員遼闊，需要監(jiān)測(cè)的大型同類型設(shè)施往往分布在大片區(qū)域。 在實(shí)際項(xiàng)目中，需要由幾個(gè)10公里以上的子網(wǎng)組成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。 雖然光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)具有利用光纖低損耗傳輸?shù)奶攸c(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，但在一些缺乏通信基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)，還沒有現(xiàn)成的光纜來實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)的互聯(lián)互通。 在這種情況下，專門鋪設(shè)光纜的成本非常昂貴。 因此，通過無線鏈路在子網(wǎng)之間進(jìn)行通信是非常實(shí)用的。