结构健康监测 - SLED光源解决方案

作者:EXCORES 寰芯科技
超辐射发光二极管 SLED 用于光纤光栅压力传感器,用于静态应变(负载)或动态应变(振动)测量以及悬索桥等结构的温度测量。

超辐射发光二极管 (SLED) 用于光纤压力传感器,用于土木工程、结构分析和复合材料制造应用中的静态应变(负载)或动态应变(振动)测量以及温度测量。

 

与电气应变计等传统技术相比,光纤传感器具有许多优势。 它们的尺寸明显更小、重量更轻、对电磁场的抗扰性、沿单根光纤进行多点测量的能力(大大提高了传感器多路复用的便利性)以及嵌入或粘合到结构中的能力 使它们成为高度灵活的解决方案。

 


 

EXCORES Technologies 寰芯科技

提供市场领先的基于 SLED 的高性能光纤应力传感器解决方案

 


 

存在各种光学系统架构,例如时域系统(其中检测源和特定波长光纤传感器之间的传播延迟)或波长域系统(测量此类光纤传感器反射率的光谱变化)。

 

图 1 显示了使用宽带 SLED(通常在 1550 nm 波长范围内)的波长复用光纤传感器系统的通用设置以及包含各种特定波长光纤的反射传感器系统 沿着同一光纤的布拉格光栅 (FBG)。或者,FBG 传感器也可以合并到空间分布式传感器系统的多个臂中。

 

这通常限制在几 kHz,这就是为什么在许多医疗应用中时域已被更快的傅里叶域系统取代的原因。光学检测器是一个简单的光电二极管 (PD) 或连接到数据采集 (DAQ) 卡的光电接收器,该卡对 OCT 信号进行采样并将数据转发到主机 PC。

 

 

图 1 使用 WDM 与宽带 SLED 复用的波域分布式光纤布拉格光栅 (FBG) 传感器系统。

 

在扩展区域部署光纤传感器需要高功率源,以确保在多次分光后或在没有放大的情况下经过很长的路径(几英里)后有足够的光功率。

 

虽然所需的强度对于表面发射发光二极管 (LED) 来说是不切实际的,但像超辐射发光二极管 (SLED) 这样的边缘发射光源可以轻松提供所需的强度水平。

 

 

 

 

EXCORES Technologies 寰芯科技 用于光纤传感器的 SLED 的优点和性能优势

 

用于土木工程结构应变测量的光纤传感器以及恶劣环境中的光纤温度或压力传感器受益于特定的 SLED 特性,例如宽带和高功率发光。

 

EXCORES Technologies 寰芯科技 为光纤传感器应用提供各种 1550 nm SLED,可提供光纤传感器应用所需的宽光谱和功率谱密度 (PSD),例如具有 60 至 90 nm 带宽和 5 至 20 mW 输出功率的 SLED ,作为冷却和非冷却模块。我们提供的 SLED 均已通过 BELLCORE GR-468-CORE 认证。

 

使用扫频光源的光纤传感器系统

 

在长距离和高密度传感器阵列需要更高分辨率、更高速度或更高光功率的应用中,使用 1550 nm 波长范围内的快速波长扫描激光源的询问传感器系统被证明是至关重要的。

接收器上没有将光信号与各个传感器分离的光学解复用器,也没有使用光电探测器阵列,而是将单个快速接收器光电二极管与数据采集 (DAQ) 电子设备结合使用,如图 2 所示 。

 

各个传感器的光信号通过其相对于扫描源的扫描时间的定时位置来检测。这种基于扫频源的传感器系统可以达到非常长的距离或 100 至 200kHz 的非常高的刷新率。EXCORES Technologies 寰芯科技为光纤传感器或类似应用提供 1550nm 波长范围的超宽带扫频光源,扫描速率为 1kHz 至 150kHz。

 

图2 时域分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器 使用扫频源和单接收器光电二极管 (PD-Rx) 的系统。