Ознакомительная презентация

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