Provocări inginerești în domeniul senzoristică optică
Senzorii bazați pe tehnologia optică revoluționează monitorizarea infrastructurii, diagnosticarea industrială și aplicațiile biomedicale. Rețelele Bragg în fibră (FBG) măsoară temperatura și deformarea în poduri, centrale electrice și avioane. Sistemele DTS (Distributed Temperature Sensing) monitorizează kilometri de conducte cu o singură fibră. Biosenzorii SPR (Rezonanța Plasmonilor de Suprafață) detectează proteine și viruși la concentrații femtomolare. Sistemele LiDAR cartografiază mediul înconjurător cu precizie centimetrică.
Fiecare dintre aceste sisteme necesită proiectarea precisă a componentei optice — rețeaua, fibra, senzorul plasmonic sau sistemul receptor — și verificarea răspunsului său înainte de implementare. O eroare în proiectarea unei rețele FBG se traduce printr-o eroare de măsurare a temperaturii în obiectul monitorizat; o eroare în modelul de dispersie al fibrei DTS produce alarme false.
Cum sprijină software-ul nostru proiectarea?
| Produs | Rol în acest domeniu |
|---|---|
 | Proiectarea și optimizarea rețelelor FBG, LPG și chirped — senzori de temperatură și deformare |
 | Analiza parametrilor fibrei senzoriale — dispersie, atenuare, birefringență |
 | Simularea sistemelor senzoriale complete — DTS, OTDR, rețele FBG multiplexate WDM |
 | Modelarea biosenzorilor plasmonici — structuri SPR și LSPR în nanostructuri |
Exemplu de aplicație: o rețea FBG multiplexată pentru monitorizarea unui pod
Ipoteze de proiectare
A fost dezvoltat un sistem de monitorizare a sănătății structurale prin fibră optică pentru un pod, folosind 48 de senzori FBG (Fiber Bragg Grating) conectați într-o arhitectură WDM. Sarcina rețelei este de a măsura continuu deformarea structurală și schimbările de temperatură în punctele cheie ale obiectului.
Proiectarea rețelei FBG și multiplexarea
Au fost proiectate rețele Bragg apodizate care funcționează în banda C, oferind un spațiere corespunzătoare a canalelor și lobi laterali spectrali reduși. Parametrii rețelei au fost aleși pentru a obține lățimea de bandă de reflexie necesară de aproximativ 0,2 nm și funcționarea stabilă a mai multor senzori pe o singură linie de fibră.
Testarea interogatorului optic
Sistemul de citire (interogator) a fost verificat în condiții de temperatură variabile, supunând sistemul la schimbări de aproximativ ±80°C. Au fost analizate stabilitatea măsurării deplasării lungimii de undă Bragg și capacitatea de a compensa efectul temperaturii asupra citirilor senzorilor.
Analiza preciziei de măsurare
Simulările și testele efectuate au permis evaluarea distribuției semnalului în întreaga rețea, efectul atenuării fibrei și capacitatea de a citi simultan toate canalele. Arhitectura proiectată a fost verificată pentru a îndeplini rezoluția de măsurare necesară de aproximativ 1°C pentru monitorizarea temperaturii.
Proiect verificat
Modelul sistemului a permis optimizarea numărului de senzori, parametrilor rețelei FBG și configurației căii de fibră înainte de instalarea pe structura reală, reducând riscul de interferență între canale, atenuarea semnalului și problemele de fiabilitate în întreaga rețea de monitorizare.
Întrebări frecvente
Senzoristică optică
OptiGrating acceptă simularea răspunsului unui senzor FBG la schimbări simultane de temperatură și deformare?
Da. OptiGrating modelează matricea de sensibilitate FBG pentru ambele efecte și permite analiza problemei de discriminare temperatură/deformare folosind rețele cu lungimi de undă diferite sau configurații speciale cu rețea dublă.
Poate fi simulată în OptiSystem o rețea de mai multe rețele FBG multiplexate WDM?
Da. OptiSystem include blocuri de senzori FBG gata făcute cu un model de răspuns spectral care pot fi combinate în rețele multiplexate WDM sau TDM, iar sistemul complet de interogator poate fi simulat.
OptiFDTD este potrivit pentru modelarea biosenzorilor SERS?
Da. OptiFDTD acceptă simularea FDTD a nanostructurilor metalice (Au, Ag) și calculează amplificarea câmpului electric în câmp apropiat — esențial pentru proiectarea substraturilor SERS și antenelor optice pentru biosenzoristică.
Aveți o provocare specifică în acest domeniu?
Inginerul nostru vă va răspunde în 1 zi lucrătoare și vă va sfătui cu privire la instrumente și opțiuni de licențiere.
Trimite o întrebare unui inginerCăutați software-ul OptiSystem?
Obțineți o versiune de probă de 14-30 de zile pentru a testa OptiSystem cu suport tehnic complet în timpul proiectului dumneavoastră curent.
Obțineți o versiune de probă OptiSystem