光纖解調(diào)儀
關注創(chuàng)建者：HBK測試與測量 創(chuàng)建時間：2021-07-05
光纖解調(diào)儀的視頻教程
添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
在本次演講課程中，我們將介紹： ·?HBK光纖產(chǎn)品——新一代光纖信號解調(diào)儀 ·?HBK經(jīng)典數(shù)據(jù)采集平臺的性能特點 ·?光學和電學混合信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ·?現(xiàn)場演示 點擊這里，了解更多HBM產(chǎn)品信息：https://www.hbm.com/cn/5502/daq-data-acquisition-systems/?
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光纖解調(diào)儀的實例教程
什么是光纖解調(diào)儀？
光纖解調(diào)儀，又稱光柵測量單元，布拉格光柵解調(diào)儀或光纖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一種光電儀表，應用于靜態(tài)和動態(tài)監(jiān)測應用中讀取布拉格光柵（FBG）傳感器的測量值。
光纖解調(diào)儀可同時以不同的采樣率采集數(shù)據(jù)，測量多根光纖連接的各種類型的傳感器（如應變、溫度、位移、加速度、傾角等）組成的大型傳感網(wǎng)絡。在數(shù)據(jù)采集過程中，解調(diào)儀測量光纖傳感器反射的光的相關波長，然后將其轉換為物理單位。然后，解調(diào)儀使用不同的通信協(xié)議（如 Ethernet, PROFIBUS 或 CANbus）傳輸讀數(shù)，使用軟件接口進行存儲、分析或?qū)С觥?靜態(tài)和動態(tài)解調(diào)儀有什么區(qū)別？
靜態(tài)和動態(tài)解調(diào)儀之間的根本區(qū)別在于它們的采樣率。第一種用于靜態(tài)應用，如王文度測量。第二種用于準靜態(tài)或動態(tài)應用，如應變測量等。 由于它們的設計不同，在性能方面也存在一些差異。靜態(tài)解調(diào)儀包括用于連續(xù)校準的嵌入式可跟蹤波長參考，從而提供 更好的精度和分辨率 ，而動態(tài)解調(diào)儀 具有更高的采樣率 ，適合于更高頻率的測量。 在沒有外部PC的情況下可采用內(nèi)部存儲器來存儲數(shù)據(jù)。
光纖傳感器易于安裝，電磁安全，并可在可能爆炸的環(huán)境中使用，但選擇正確的光纖解調(diào)儀對于獲得精確的測量值非常重要。 FiberSensing 光纖解調(diào)儀能夠 7天/24小時精確和高分辨率地連續(xù)測量動態(tài)和靜態(tài)信號，配備可靠的專用軟件。使用catman?軟件可以方便地實現(xiàn)光纖信號和其它傳感器信號集成在一個測量系統(tǒng)內(nèi)。FiberSensing光纖解調(diào)儀有3個版本： 標準型、機架安裝型和便攜式 。
智能峰值探測（SPD）在大型FBG網(wǎng)絡中的應用
光纖解調(diào)儀有 很高的動態(tài)范圍 ， 在實際的傳感網(wǎng)絡中，損耗會隨時間而變化，對傳感器的影響也會不同，從而影響測量。
展開 MXFS
將光電兩種測量技術集成到一個系統(tǒng)中
QuantumX MXFS使光纖測量變得更簡單，更靈活，更具競爭力，可為您帶來布拉格光柵測量技術的所有優(yōu)勢：各種傳感器組成的大型傳感器網(wǎng)絡、高應變和高抗疲勞性、可靠和高質(zhì)量的遠程測量、更低成本等。
通過最新的MXFS BraggMETER, 多達16個光纖傳感器可連接到8個光纖連接器中的任何一個，進行并行采集。因此，每個光纖解調(diào)儀提供128通道，并可同步采集。優(yōu)勢顯而易見：不僅降低了每個測量點的成本，而且還降低了總體擁有成本。
用戶可選擇兩種工作模式：
正常速度模式：采集速率 100S/s，適合監(jiān)控項目或組件熱測試。
高速模式：采集速率 2000S/s，適合動態(tài)監(jiān)測或?qū)嶒瀾Ψ治觥?光纖傳感器易于安裝，電磁安全性高，也用于潛在爆炸性環(huán)境。可同時測量應變、溫度、加速度、載荷和傾斜度的物理量。MXFS與其它QuantumX模塊可混合使用，組成包括光纖和電氣兩種測量技術的混合解決方案。
集成光纖測量技術到QuantumX系統(tǒng)中
QuantumX MXFS BraggMETER既是一個光學解調(diào)儀，也是可集成到QuantumX系統(tǒng)中的光纖模塊——靈活、模塊化、高精度。
展開 </p><p><strong>d) 光纖解調(diào)儀的動態(tài)范圍</strong></p><p>光纖測量鏈上的允許損耗由光纖解調(diào)儀的可用動態(tài)范圍決定。動態(tài)范圍可以看作是光譜的信噪比測量。受損信號一旦大于或接近動態(tài)范圍，解調(diào)儀將無法獲取。</p><p><strong>e) 光纖解調(diào)儀峰值探測</strong></p><p>綜合上述距離、綜合損耗和反射率產(chǎn)生的影響，可以得到對光纖解調(diào)儀要求很高的復雜信號頻譜。一些解調(diào)儀具有不同的增益階躍，這將允許通過信號“放大”來讀取較小的峰值，但這會影響對某些傳感器的獲取。在這種情況下，光纖連接器的損耗越可控，就越容易防止測量問題，但這意味著會有妥協(xié)：必須減少傳感器的數(shù)量、接頭的數(shù)量或電纜長度。</p><p>另外，您可以選擇具有智能峰值探測的解調(diào)儀。這種獨特的峰值探測算法在每個頻帶內(nèi)為每個FBG峰值的操作進行定義，使同一光連接器上的高峰和低峰值共存成為可能。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<hr>
</div><p><br></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><a href="https://www.hbm.com/cn/" rel="noopener noreferrer" target="_blank">官網(wǎng)：</a></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(25, 27, 31);"><</span><a href="https://www.hbm.com/cn/0014/strain-gauges/?
展開 不同于金屬箔應變片，布拉格光柵傳感器的參考獨立于解調(diào)儀，是基于測量的絕對參數(shù)布拉格波長，它和光功率的波動無關，只和被測應變的影響。測量傳感器數(shù)值的光纖解調(diào)儀本身也有一個內(nèi)置的參考源，如同一把尺子精確地確定得到的波長值。這個內(nèi)部參考在每次測量進行時校準解調(diào)儀。
光纖傳感器系統(tǒng)為基礎設施工程師們提供了和當代結構材料疲勞特性相一致的疲勞極限測試。比如輕質(zhì)碳纖維板與傳統(tǒng)的結構材料相比具有更高的疲勞和應變極限；即使更廣泛使用的鋼鐵、混凝土和木材，也通過不斷改造優(yōu)化其疲勞特性，從而同樣需要更高疲勞特性的監(jiān)測系統(tǒng)。
應用案例
1）監(jiān)測巴西圣保羅地鐵線路的隧道變形和收斂特性
HBM FiberSensing 公司幫助設計了一個傳感器網(wǎng)絡用于實時監(jiān)測在巴西圣保羅一條運行的地鐵線路的隧道變形和收斂特性，附近一個高層建筑正在施工建設。隧道監(jiān)測系統(tǒng)要保證高層建筑支撐墻的挖掘和施工過程不能影響地鐵運行，同時確保乘客的安全。確定隧道收斂性的引伸計方法在這個項目中使用布拉格光柵傳感器來測量在隧道不同點的應變值并轉換為隧道支撐的位移量。同時能量化這些支撐的收斂特性和幾何尺寸隨時間的變化。
圖3 隧道監(jiān)測某個測量面的安裝
對隧道的兩個截面實施監(jiān)測，每個截面有7個測量點，每個測量點安裝一個應變傳感器和一個溫度傳感器。一臺4通道、機架安裝式FS22解調(diào)儀用來借解調(diào)所有的傳感器，數(shù)據(jù)每分鐘采集一次，處理后保存在一個數(shù)據(jù)庫。一個19寸機架安裝在附近保護測量單元、服務器PC、UPS電源和互聯(lián)網(wǎng)連接裝置。
展開 張工說
上期我們介紹了在結構健康監(jiān)測中，
基于光纖光柵的光學測量鏈的優(yōu)勢
（點擊可查看上期內(nèi)容）。
這期
我將向您展示
如何輕松設計
一個典型的
基于光纖光柵的測量鏈
。
光學測量鏈：SHM的完整包
對于一個完整的光學測量鏈，擁有正確的傳感器只是解決方案的三分之一。還需要有合適的光纖解調(diào)儀以及合適的軟件，才能獲得總體可靠的結果。傳感器、解調(diào)儀和軟件這三個部分構成完整的光學測量鏈。
傳感器是用來測量或“感知”應變、溫度、加速度、力甚至傾角的。
光纖解調(diào)儀（鏈條中的第二個組件）也稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它是一個光電儀器，可以“讀取”FBG傳感器。
軟件是讓你查看、記錄和分析你的測量數(shù)據(jù)的。
那么在選擇這些組件時應注意些什么呢？
1. 傳感器
以下是在選擇基于FBG技術的正確光學傳感器時要問的一些問題和注意事項：
傳感器要安裝在哪里，首選的安裝方法是什么？傳感器可以采用螺栓固定、焊接或膠合，主要取決于其設計，這就意味著首選的安裝方法可能會縮小你的選擇范圍。
展開 
光纖解調(diào)儀的相關專題、標簽、搜索
光纖解調(diào)儀的最新內(nèi)容
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
(1)
其中 φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
(2)
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
其中φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于1）。在等式（2）中將光功率除以2是因為在耦合器處功率損失了一半。一旦φs 確定了， 我們可以計算
其中 L 是光線長度, D 是環(huán)直徑, λ 是光源波長，由此來確定環(huán)路
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
其中φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于1）。在等式（2）中將光功率除以2是因為在耦合器處功率損失了一半。一旦φs 確定了， 我們可以計算
其中 L 是光線長度, D 是環(huán)直徑, λ 是光源波長，由此來確定環(huán)路
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
(1)
其中 φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
(2)
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于1）。在等式（2）中將光功率除以2是因為在耦合器處功率損失了一半。 一旦 φs 確定了，
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
其中φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于1）。在等式（2）中將光功率除以2是因為在耦合器處功率損失了一半。一旦φs 確定了， 我們可以計算
其中 L 是光線長度, D 是環(huán)直徑, λ 是光源波長，由此來確定環(huán)路
光纖陀螺儀系統(tǒng)設計：DC檢測方法[1]
使用理想元件，輸出光電流（I）為
(1)
其中 φs 是薩格納克相移 ， Io 是以零角速度情況計算出的電流
(2)
P 是光源光功率， σ 是光電檢測器的響應度（在我們的案例中等于1）。在等式（2）中將光功率除以2是因為在耦合器處功率損失了一半。一旦 φs 確定了， 我們可以計算
</p><p><strong>d) 光纖解調(diào)儀的動態(tài)范圍</strong></p><p>光纖測量鏈上的允許損耗由光纖解調(diào)儀的可用動態(tài)范圍決定。動態(tài)范圍可以看作是光譜的信噪比測量。受損信號一旦大于或接近動態(tài)范圍，解調(diào)儀將無法獲取。</p><p><strong>e) 光纖解調(diào)儀峰值探測</strong></p><p>綜合上述距離、綜合損耗和反射率產(chǎn)生的影響，可以得到對光纖解調(diào)儀要求很高的復雜信號頻譜。
什么是光纖解調(diào)儀？
光纖解調(diào)儀，又稱光柵測量單元，布拉格光柵解調(diào)儀或光纖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一種光電儀表，應用于靜態(tài)和動態(tài)監(jiān)測應用中讀取布拉格光柵（FBG）傳感器的測量值。
光纖解調(diào)儀可同時以不同的采樣率采集數(shù)據(jù)，測量多根光纖連接的各種類型的傳感器（如應變、溫度、位移、加速度、傾角等）組成的大型傳感網(wǎng)絡。在數(shù)據(jù)采集過程中，解調(diào)儀測量光纖傳感器反射的光的相關波長，然后將其轉換為物理單位。
用于處理布拉格光柵信號的</strong><strong style="color: rgb(51, 182, 177); background-color: rgb(255, 255, 255);">光纖解調(diào)儀</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/0dOps7rIddqBkxqtBIDWLpH9aKwqtMo3kuVyFIxicvMJjOLuIBD4d94fDR1vJ992MGwb0v8BLDiczWjQHNHK2xQA
還需要有合適的光纖解調(diào)儀以及合適的軟件，才能獲得總體可靠的結果。傳感器、解調(diào)儀和軟件這三個部分構成完整的光學測量鏈。
傳感器是用來測量或“感知”應變、溫度、加速度、力甚至傾角的。
光纖解調(diào)儀（鏈條中的第二個組件）也稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它是一個光電儀器，可以“讀取”FBG傳感器。
