Inženiertehniskie izaicinājumi optiskā sensorika nozarē
Sensori, kas balstīti uz optisko tehnoloģiju, revolucionizē infrastruktūras uzraudzību, rūpniecisko diagnostiku un biomedicīnas lietojumus. Optiskās šķiedras Brega režģi (FBG) mēra temperatūru un slodzi tiltos, spēkstacijās un lidmašīnās. DTS (Distributed Temperature Sensing) sistēmas uzrauga kilometriem cauruļvadu ar vienu šķiedru. SPR (virsmas plazmonu rezonanses) biosensori atklāj olbaltumvielas un vīrusus femtomolārās koncentrācijās. LiDAR sistēmas kartē apkārtni ar centimetru precizitāti.
Katrai no šīm sistēmām nepieciešams precīzs optiskās komponentes — režģa, šķiedras, plazmoniskā sensora vai uztvērēja sistēmas — projekts un tās reakcijas pārbaude pirms ieviešanas. Kļūda FBG režģa projektā izraisa temperatūras mērījuma kļūdu uzraudzītajā objektā; kļūda DTS šķiedras dispersijas modelī rada nepatiesus trauksmes signālus.
Kā mūsu programmatūra atbalsta projektēšanu?
| Produkts | Loma šajā jomā |
|---|---|
 | FBG, LPG un čirpēto režģu projektēšana un optimizācija — temperatūras un slodzes sensori |
 | Sensoru šķiedras parametru analīze — dispersija, vājinājums, dubultlaušana |
 | Pilnu sensoru sistēmu simulācija — DTS, OTDR, WDM multipleksēti FBG tīkli |
 | Plazmonisko biosensoru modelēšana — SPR un LSPR struktūras nanostruktūrās |
Pielietojuma piemērs: multipleksēts FBG tīkls tilta uzraudzībai
Projektēšanas pieņēmumi
Tika izstrādāta optiskās šķiedras strukturālās veselības uzraudzības sistēma tiltam, izmantojot 48 FBG (Fiber Bragg Grating) sensorus, kas savienoti WDM arhitektūrā. Tīkla uzdevums ir nepārtraukti mērīt strukturālo slodzi un temperatūras izmaiņas objekta galvenajos punktos.
FBG režģa projektēšana un multipleksēšana
Tika projektēti apodizēti Brega režģi, kas darbojas C joslā, nodrošinot atbilstošu kanālu izvietojumu un samazinātas spektrālās sānu daivas. Režģa parametri tika izvēlēti, lai sasniegtu nepieciešamo atstarošanas joslas platumu aptuveni 0,2 nm un stabilu vairāku sensoru darbību vienā šķiedras līnijā.
Optiskā interogatora testēšana
Nolasīšanas sistēma (interogators) tika pārbaudīta mainīgos temperatūras apstākļos, pakļaujot sistēmu izmaiņām ap ±80°C. Tika analizēta Brega viļņa garuma nobīdes mērījuma stabilitāte un spēja kompensēt temperatūras ietekmi uz sensoru rādījumiem.
Mērījumu precizitātes analīze
Veiktās simulācijas un testi ļāva novērtēt signāla sadalījumu visā tīklā, šķiedras vājinājuma ietekmi un spēju vienlaikus nolasīt visus kanālus. Projektētā arhitektūra tika pārbaudīta, lai atbilstu nepieciešamajai mērījumu izšķirtspējai aptuveni 1°C temperatūras uzraudzībai.
Pārbaudīts projekts
Sistēmas modelis ļāva optimizēt sensoru skaitu, FBG režģa parametrus un šķiedras ceļa konfigurāciju pirms uzstādīšanas uz reālās konstrukcijas, samazinot kanālu traucējumu, signāla vājinājuma un uzticamības problēmu risku visā uzraudzības tīklā.
Biežāk uzdotie jautājumi
Optiskā sensorika
Vai OptiGrating atbalsta FBG sensora reakcijas simulāciju uz vienlaicīgām temperatūras un slodzes izmaiņām?
Jā. OptiGrating modelē FBG jutības matricu abiem efektiem un ļauj analizēt temperatūras/slodzes atšķiršanas problēmu, izmantojot dažādu viļņa garumu režģus vai speciālas dubultā režģa konfigurācijas.
Vai OptiSystem var simulēt vairāku WDM multipleksētu FBG režģu tīklu?
Jā. OptiSystem ietver gatavus FBG sensoru blokus ar spektrālās reakcijas modeli, kurus var apvienot WDM vai TDM multipleksētos tīklos, un var simulēt pilnu interogatora sistēmu.
Vai OptiFDTD ir piemērots SERS biosensoru modelēšanai?
Jā. OptiFDTD atbalsta metāla nanostruktūru (Au, Ag) FDTD simulāciju un aprēķina elektriskā lauka pastiprinājumu tuvajā laukā — nepieciešams SERS substrātu un optisko antenu projektēšanai biosensorikai.
Vai Jums ir specifisks izaicinājums šajā jomā?
Mūsu inženieris atbildēs 1 darba dienas laikā un ieteiks rīkus un licencēšanas iespējas.
Sūtīt jautājumu inženierimMeklējat OptiSystem programmatūru?
Saņemiet 14-30 dienu izmēģinājuma versiju, lai izmēģinātu OptiSystem ar pilnu tehnisko atbalstu Jūsu pašreizējā projektā.
Saņemt OptiSystem izmēģinājuma versiju