Inseneerlikud väljakutsed optiline sensorika tööstusharus
Optilisel tehnoloogial põhinevad sensorid revolutsioneerivad infrastruktuuri jälgimist, tööstuslikku diagnostikat ja biomeditsiinilisi rakendusi. Kiu Bragg-võred (FBG) mõõdavad temperatuuri ja koormust sildadel, elektrijaamades ja lennukites. DTS- (Distributed Temperature Sensing) süsteemid jälgivad kilomeetreid torustikke ühe kiuga. SPR- (pinnaplasmoni resonants) biosensorid tuvastavad valke ja viiruseid femtomolaarsetel kontsentratsioonidel. LiDAR-süsteemid kaardistavad ümbrust sentimeetri täpsusega.
Iga neist süsteemidest nõuab optilise komponendi — võre, kiu, plasmoonilise sensori või vastuvõtusüsteemi — täpset projekteerimist ja selle vastuse kontrollimist enne kasutuselevõttu. Viga FBG-võre projekteerimisel avaldub jälgitava objekti temperatuurimõõtmise veana; viga DTS-kiu dispersioonimudelis toodab valehäireid.
Kuidas meie tarkvara projekteerimist toetab?
| Toode | Roll selles valdkonnas |
|---|---|
 | FBG-, LPG- ja chirp-võrede projekteerimine ja optimeerimine — temperatuuri- ja koormussensorid |
 | Sensorkiu parameetrite analüüs — dispersioon, sumbumine, kaksikmurdumine |
 | Täielike sensorisüsteemide simuleerimine — DTS, OTDR, WDM-multiplekseeritud FBG-võrgud |
 | Plasmooniliste biosensorite modelleerimine — SPR- ja LSPR-struktuurid nanostruktuurides |
Rakenduse näide: multiplekseeritud FBG-võrk silla jälgimiseks
Projekteerimise eeldused
Töötati välja silla struktuuritervise jälgimise kiudoptiline süsteem, kasutades 48 FBG- (Fiber Bragg Grating) sensorit, mis on ühendatud WDM-arhitektuuris. Võrgu ülesanne on pidevalt mõõta struktuurikoormust ja temperatuurimuutusi objekti võtmepunktides.
FBG-võre projekteerimine ja multiplekseerimine
Projekteeriti apodiseeritud Bragg-võred, mis töötavad C-ribas, tagades sobiva kanalisammu ja vähendatud spektraalsed külgsagaraad. Võre parameetrid valiti nii, et saavutada vajalik peegeldusriba laius umbes 0,2 nm ja mitme sensori stabiilne töö ühel kiuliinil.
Optilise interrogaatori testimine
Lugemissüsteemi (interrogaatorit) kontrolliti muutuvates temperatuuritingimustes, allutades süsteemi umbes ±80°C muutustele. Analüüsiti Bragg-lainepikkuse nihke mõõtmise stabiilsust ja võimet kompenseerida temperatuuri mõju sensorite näitudele.
Mõõtmistäpsuse analüüs
Läbi viidud simulatsioonid ja katsed võimaldasid hinnata signaali jaotust kogu võrgus, kiu sumbumise mõju ja võimet lugeda samaaegselt kõiki kanaleid. Projekteeritud arhitektuuri kontrolliti, et see vastaks temperatuuri jälgimiseks vajalikule mõõtmiseraldusvõimele umbes 1°C.
Kontrollitud projekt
Süsteemi mudel võimaldas optimeerida sensorite arvu, FBG-võre parameetreid ja kiutee konfiguratsiooni enne tegelikule konstruktsioonile paigaldamist, vähendades kanalitevahelise häirimise, signaali sumbumise ja kogu jälgimisvõrgu usaldusväärsuse probleemide riski.
Korduma kippuvad küsimused
Optiline sensorika
Kas OptiGrating toetab FBG-sensori vastuse simuleerimist samaaegsetele temperatuuri- ja koormusmuutustele?
Jah. OptiGrating modelleerib FBG tundlikkusmaatriksi mõlema efekti jaoks ja võimaldab analüüsida temperatuuri/koormuse eristamise probleemi, kasutades erineva lainepikkusega võresid või spetsiaalseid kahekordseid võrekonfiguratsioone.
Kas OptiSystem-is saab simuleerida mitme WDM-multiplekseeritud FBG-võre võrku?
Jah. OptiSystem sisaldab valmis FBG-sensori plokke koos spektraalse vastusmudeliga, mida saab kombineerida WDM- või TDM-multiplekseeritud võrkudesse, ja täielikku interrogaatorisüsteemi saab simuleerida.
Kas OptiFDTD sobib SERS-biosensorite modelleerimiseks?
Jah. OptiFDTD toetab metallnanostruktuuride (Au, Ag) FDTD-simuleerimist ja arvutab elektrivälja võimendust lähiväljas — hädavajalik SERS-substraatide ja biosensorika optiliste antennide projekteerimiseks.
Kas teil on selles valdkonnas konkreetne väljakutse?
Meie insener vastab 1 tööpäeva jooksul ja soovitab tööriistu ning litsentseerimisvõimalusi.
Küsi inseneri käestOtsite tarkvara OptiSystem?
Hankige 14-30-päevane prooviversioon, et proovida OptiSystem täieliku tehnilise toega oma praeguses projektis.
Hangi OptiSystem prooviversioon