Ознакомительная презентация
реклама
НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Оптоволоконная тензометрия НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Содержание: 1. Оптоволоконный тензодатчик 2. Характеристики тензодатчиков 3. Технология установки тензодатчика 4. Сравнение с тензорезисторами 5. Примеры использования технологии НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 1. Оптоволоконный тензодатчик НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 1.Оптоволоконный тензодатчик Оптоволоконный тензодатчик – это: • оптоволокно с защитной трубкой • свыше 3 см свободного волокна от решетки • оптоканал с 2 FC/APC коннекторами для мультиплексирования НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Электрический тензодатчик Период решетки L Оболочка (n1) Оптоволоконный тензодатчик Ядро (n2) P Оптоволоконная решетка Брэгга lBragg 2nL l НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY R R’ Изменение сопротивления lBragg 2nL P lBragg l'Bragg 2n' L' l’Bragg l Изменение брэгговской длины волны НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Основные типы датчиков НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 2. Характеристики тензодатчиков НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Параметр Ед. измерения УФ Z70 Коэффициент тензочувствительности (k) - 0.777 Относит. Статистич. ошибка коэф. тензочувствит. % 0.5 Отноистельная поперечная чувствительность1 - < 2.1 10-3 Температурн. коэф. тензочувтствительности2 °C-1 2.7 10-4 Диапазон напряжений (растяжение / сжатие) % 5 µe / 106 циклов ≤4 S1 (линейная температурная чувствительность) 10-6 °C-1 6.30 S2 (квадратичная температурная чувствительность) 10-9 °C-2 8.02 Активня длина датчика (длина брэгговской решетки) мм 8 Остальная длина датчика (длина волокна) мм 28 - ORMOCER® Диаметр волокна (с покрытием) мкм 195 Диапазон рабочих температур °C Диаметр изоляции мкм 900 см 45 Усталостные перемещения3 Материал покрытия Длина изоляции(слева и справа от датчика) -45 to +110 -30 to +90 1 В соответствии с ASTM E 251-92. Относительная поперечная чувствительность – это соотношение коэф. тензочувствительности тензодатчика, смонтированного перпендикулярно одноосного поля деформации (поперечный тензодатчик) к к коэффиц. Тензочувствит. похожего тензодатчика, смонтированного параллельно тому же самому полю деформации (продольный тензодатчик). 2 Температурный коэффициент тензочувствительности k выражает относительное изменение k на градус Цельсия. 3 Перегибание во время цикла усталости было испытано с помощью установки датчиков на композиционный материал со стеклянной матрицей с однонаправленными волокнами, который деформировался от -0,24% до +0,24% вплоть до 2 миллионов циклов. НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 3. Технология установки тензодатчика НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Набор для установки тензодатчиков • 2 типа клея (УФ и Z70) • Инструменты: • измерительные «башмаки» • стеклянная пластинка • тефлоновые ленты • наждачная бумага, чистящие средства • аксессуары • механический и химический герметик • 20 SG-01 тензодатчиков • 2 TC-probes датчиков температурной компенсации • Кабели и адаптерыдля установки • Инструкция • Аксессуары: • УФ-лампа • SGK-01: НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Инструмент – измерительный «башмак»: • легкая установка и снятие; • прозрачен для УФ-излучения; • не приклеивается в случае использования УФ-клея; • обеспечивает необходимую толщину проклейки; • позволяет создать преднатяжение волокна; • ручное надавливание с помощью стеклянной пластинки. НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 4. Сравнение с тензорезисторами НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Параметр Оптоволоконный Резистивный Установка и опрос датчика Быстро (< 20 мин на датчик); Легко (не требуются специалисты; не требуется дополнительных проводов) Затраты времени (на доп. провода) Требует квалифицированных и опытных специалистов Усталостная прочность Великолепная усталостная прочность: несущественные изменения при более чем 2 миллионах циклов при +/- 0.24 % деформациях Подобные свойства не приемлемы для резистивных тензодатчиков Цена (датчик + устройство опроса) Более эффективен при большом числе датчиков. Точка безубыточности уже при 20 датчиках Цена увеличивается прямопропорционально кол-ву датчиков, т.к. каждому датчику необходим собственный канал для опроса Нет Резисторы выделяют температуру, тем самым внося ошибку в измерения. Только к температуре К электо-магнитным воздействиям и температуре, неприемлем в агрессивных средах Температурный эффект Чувствительнос ть к внешним воздействиям НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Меньший вес, отсутствие меди, трассы до 20 км, отсутствие наводок, срок службы > 20 лет Более «плотная» схема монтажа датчиков (меньшая база) Возможность интеграции датчика внутрь объекта (композиты) Простая методика монтажа датчиков Больший диапазон контроля деформаций (до 5%) Возможность использования «в контакте» с горючими смесями Преимущества в сравнении с традиционными тензодатчиками Экономичность на больших объемах Система FOS & S прошла тестирование и сертификацию на Airbus и ASTM НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY 4. Примеры использования технологии НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Олимпийский стадион в Афинах Olympic Stadium : Cables Strain sensors: Temp. sensors: SN070827-xxx SN070827-xxx Interrogator S5 031 T=027 L=028 R=029 R=030 j Strain + T Accel. o Displ. + T Western Anemometer (=left) l Accelerometers f Strain + T d S1 005 T=001 L=002 R=003 R=004 Мониторинг строительных конструкций: 036 S6 Arch Strain + T e S2 010 Torsion T=032 L=033 R=034 R=035 k Strain + T T=006 L=007 R=008 R=009 Legend: n 1. FO cable type 1 4. FO cable type 2 7. Connection box type 1 SMS + T 2. Break out cable type 1 5. FO cable type 3 8. Connection box type 2 3. Break out cable type 2 6. RS485 cable 9. Connection box type 3 S7 Displ. + T T=040 m 044 L=041 R=042 R=043 g Strain + T FO cable type 4 10. 049 S8 i Accelerometers c Strain + T a S3 018 T=014 L=015 R=016 R=017 Eastern (=right) Arch Strain + T b S4 023 Torsion T=019 L=020 R=021 R=022 T=045 L=046 R=047 R=048 h Strain + T • Несколько линии по 32 датчика; • 5 трехосевых акселерометра; • 16 датчиков смещения; • 25 температурных датчиков; • 3 точки контроля давления опор на почву. НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Аэрокосмическая отрасль • Технология великолепно работает над контролем усталостных деформаций авиационных объектов; • Идеальная технология для мониторинга нагрузок (структурный анализ объекта) Проект по замене электрических тензодатчиков оптоволоконными в системе контроля целостности топливных емкостей Первый тестовый полет 2009 НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Применение оптической тензометрии в беспилотных аппаратах NASA: - 1440 тензодатчиков на каждое крыло; - 8 датчиков температурной компенсации; - 4-х канальный динамический источник опроса датчиков (интеррогатор). НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Атомная промышленность Атомная электростанция Ginna (вблизи озера Онтарио, США) Мониторинг деформаций здания атомной станции. Были использованы: - высокочувствительные датчики деформации; - датчики температуры. Установка датчиков на компенсирующем стержне реактора в целях мониторинга деформаций стержня. Использовались: - 41 датчик деформации; - 40 датчиков температурной компенсации; - датчики температуры. НЕВА ТЕХНОЛОДЖИ NEVA TECHNOLOGY Применение оптической тензометрии в других областях
