Inženirski izzivi na področju optično zaznavanje
Senzorji, ki temeljijo na optični tehnologiji, revolucionirajo nadzor infrastrukture, industrijsko diagnostiko in biomedicinske aplikacije. Bragove mrežice v vlaknih (FBG) merijo temperaturo in obremenitev v mostovih, elektrarnah in letalih. Sistemi DTS (Distributed Temperature Sensing) nadzorujejo kilometre cevovodov z enim samim vlaknom. Biosenzorji SPR (Surface Plasmon Resonance) zaznavajo proteine in viruse pri femtomolarnih koncentracijah. Sistemi LiDAR kartirajo okolico z natančnostjo na centimeter.
Vsak od teh sistemov zahteva natančno načrtovanje optične komponente — mrežice, vlakna, plazmonskega senzorja ali sprejemnega sistema — in preverjanje njenega odziva pred uvedbo. Napaka pri načrtovanju mrežice FBG se prevede v napako meritve temperature v nadzorovanem objektu; napaka v modelu disperzije vlakna DTS pa povzroči lažne alarme.
Kako naša programska oprema podpira načrtovanje?
| Izdelek | Vloga na tem področju |
|---|---|
 | Načrtovanje in optimizacija mrežic FBG, LPG in čirpanih mrežic — senzorji temperature in obremenitve |
 | Analiza parametrov senzorskih vlaken — disperzija, slabljenje, dvolomnost |
 | Simulacija celotnih senzorskih sistemov — DTS, OTDR, omrežja FBG z multipleksiranjem WDM |
 | Modeliranje plazmonskih biosenzorjev — strukture SPR in LSPR v nanostrukturah |
Primer uporabe: multipleksirano omrežje FBG za nadzor mostu
Izhodišča načrtovanja
Razvit je bil sistem za nadzor konstrukcijskega stanja mostu z optičnimi vlakni, ki uporablja 48 senzorjev FBG (Fiber Bragg Grating), povezanih v arhitekturo WDM. Naloga omrežja je neprekinjeno merjenje konstrukcijske obremenitve in temperaturnih sprememb na ključnih točkah objekta.
Načrtovanje mrežice FBG in multipleksiranja
Načrtovane so bile apodizirane Bragove mrežice, ki delujejo v pasu C, kar zagotavlja ustrezen razmak med kanali in zmanjšane spektralne stranske vrhove. Parametri mrežice so bili izbrani za doseganje zahtevane odbojne pasovne širine približno 0,2 nm in stabilnega delovanja več senzorjev na eni vlakenski liniji.
Testiranje optičnega interogatorja
Bralni sistem (interogator) je bil preverjen pri spremenljivih temperaturnih pogojih, s spremembami sistema za približno ±80 °C. Analizirana je bila stabilnost meritve premika Bragove valovne dolžine in zmožnost kompenzacije vpliva temperature na odčitke senzorjev.
Analiza natančnosti meritev
Izvedene simulacije in testi so omogočili oceno porazdelitve signala po celotnem omrežju, vpliva slabljenja vlakna in zmožnosti hkratnega branja vseh kanalov. Preverjeno je bilo, da zasnovana arhitektura izpolnjuje zahtevano merilno ločljivost približno 1 °C za nadzor temperature.
Preverjena zasnova
Model sistema je omogočil optimizacijo števila senzorjev, parametrov mrežice FBG in konfiguracije poti vlakna pred namestitvijo na dejansko konstrukcijo, kar je zmanjšalo tveganje motenj med kanali, slabljenja signala in težav z zanesljivostjo celotnega nadzornega omrežja.
Pogosta vprašanja
Optično zaznavanje
Ali OptiGrating podpira simulacijo odziva senzorja FBG na sočasne spremembe temperature in obremenitve?
Da. OptiGrating modelira matriko občutljivosti FBG za oba učinka in omogoča analizo problema razlikovanja med temperaturo in obremenitvijo z uporabo mrežic različnih valovnih dolžin ali posebnih dvomrežnih konfiguracij.
Ali je mogoče v OptiSystem simulirati omrežje več mrežic FBG, multipleksiranih z WDM?
Da. OptiSystem vključuje pripravljene bloke senzorjev FBG z modelom spektralnega odziva, ki jih je mogoče združiti v omrežja, multipleksirana z WDM ali TDM, simulirati pa je mogoče tudi celoten sistem interogatorja.
Ali je OptiFDTD primeren za modeliranje biosenzorjev SERS?
Da. OptiFDTD podpira simulacijo FDTD kovinskih nanostruktur (Au, Ag) in izračunava ojačanje električnega polja v bližnjem polju — bistveno za načrtovanje podlag SERS in optičnih anten za biosenzoriko.
Imate specifičen izziv na tem področju?
Naš inženir vam bo odgovoril v 1 delovnem dnevu in svetoval glede orodij ter možnosti licenciranja.
Vprašajte inženirjaIščete OptiSystem?
Pridobite 14–30-dnevno preizkusno različico in preizkusite OptiSystem s polno tehnično podporo med trenutnim projektom.
Pridobite preizkusno različico OptiSystem