YÜKSEK HASSASİYETLİ TEST SONUÇLARI

Zorlu ölçüm koşullarında, FBG sensörler ile çeşitli bileşenlerin ve yapıların mekanik davranışları (titreşim, yorulma, vb.) kolayca analiz edilebilmektedir. Özellikle yüksek gerinim seviyesine sahip malzemelerde ve çok sayıda yük döngüsü olan durumlarda, analiz amaçlı tercih edilmektedir.

FARKLI FİZİKSEL PARAMETRELERİ (SICAKLIK, BASINÇ, GERİNİM vb.) AYNI ANDA ÖLÇEBİLME

Farklı fiziksel parametreler; bir fiber hattı boyunca oluşturulan farklı dalga boyuna sahip FBG sensörler ile ölçülebilmektedir. Örneğin, bir yapı için aynı fiber hattında hem sıcaklık hem de gerinim ölçülebilmektedir.

KÜÇÜK BOYUTLU, ESNEK ve HAFİF YAPIYA SAHİP OMASI

FBG sensörler, esnek, hafif ve yüksek mukavemetli olmalarından dolayı, havacılık ve uzay araştırmalarında, kompozit malzemelerin kalite kontrol ve yapısal denetim kontrolü aşamalarında sıklıkla tercih edilmektedir.

ELEKTRO-MANYETİK ve RADYO-FREKANS GİRİŞİMİNDEN ETKİLENMEME (EMI & RFI)

Fiberoptik kablo karakteristik yapısı gereği, elektromanyetik ve radyo frekansı girişimlerine karşı duyarsızdır. Bu sayede, yüksek manyetik alan bölgelerinde, yoğun radyo frekansına sahip çalışma alanlarında ve üst düzey bilgi güvenliği gereken bölgelerde rahatlıkla kullanılabilmektedir.

GERÇEK ZAMANLI ÖLÇÜM OLANAKLARI

FBG sensörler kullanıcıya gerçek zamanlı ölçüm yapabilme olanağı sağlamaktadır. Bu sistemlerde tek bir modülün hem ışın kaynağı hem de sorgulama ünitesi olarak kullanılmasına imkan sağlandığından, cihaz karmaşası olmadan mili saniye mertebesinde ölçüm almayı mümkün kılmaktadır.

FİBER HAT BOYUNCA FARKLI NOKTALARDAN ÖLÇÜM ALABİLME

EON Photonics bünyesinde geliştirilmiş olan yetkin sistemler sayesinde aynı fiber hattı üzerinde, aynı mukavemet ve hassasiyet derecesine sahip çok sayıda sensör üretilebilmekte ve hat boyunca herhangi bir veri kaybı yaşanmadan farklı fiziksel parametrelerin ölçümüne imkan sağlanmaktadır.

ACCURATE TEST RESULTS

In harsh environments in which conventional sensors can not stand, FBG sensors might be easily used in order to monitor the mechanical behavior (vibration, acceleration, frequency waving, mechanical fatigue) of a particular structure.

MEASURING VARIOUS PHYSICAL PARAMETERS SIMULTANEOUSLY

Due to any number of FBGs can be included in a single fiber optical cable, various physical parameters can be measured over same fiber optical cable. For instance, when an FBG array is placed on a particular structure, ones can monitor the temperature change and strain all in once.

A TECHNOLOGY PROMISES FOR SENSORS SMALL IN SIZE, FLEXIBLE AND LIGHT WEIGHT

FBG sensors are oftenly preferred at various high technology industries from aerospace to composite due to it’s properties such like being small in size, flexible, high durability in harsh environments.

IMMUNITY TO ELECTRO-MAGNETIC FIELD AND RADIO FREQUENCY INTERFERENCES

Due to physical characterstics of the raw material of optical fiber, FBG sensors are immune to electromagnetic field and radio frequency intereferences. Thereby, FBG sensors mostly preferred at the fields those require high level of privacy.

REALTIME MEASURING OPPORTUNITY

FBG sensors allow users to obtain measurement results in real time. As these systems require only one light source and a single interrogator (mostly they are packed at one case), ones can easily obtain reponses within range of miliseconds.

GETTING MEASUREMENT RESULTS FROM DIFFERENT POINTS SIMULTANEOUSLY

By means of systems and methods developed by EON Photonics, it is possible to write FBGs at variety of distance those are sharing same tensile strength and spectral properties. By that, it allows users to obtain precise results simultaneously at different locations without losses.

Yapılar

Petrol Platformları, Köprüler, Madenler, Barajlar, Tüneller gibi büyük ölçekli yapılara uygulandığında uygun maliyetli çözümler sunar.

• Gerinim değerlendirmesi
• Yük dağılım analizi
• Termal haritalama

Enerji

(Rüzgar Türbinleri, Petrol Kuyuları, Boru Hatları, Nükleer Reaktörler, Jeneratörler) Her türlü yüksek voltaj ve tehlikeli ortamların (örneğin yüksek güç jeneratörleri, yüksek voltaj transformatörleri ve büyük elektrikli makinelerde) izlenmesi için son derece güvenlidir.

• Gerinim değerlendirmesi
• Yük dağılım analizi
• Sıvı seviyesi tespiti
• Termal haritalama

Rüzgar Türbinleri

Pervanelerin yapısal sağlık izlemesini, anlık kontrol ve çalışma durumunu gözlemleme imkanı sunmaktadır.

• Anlık olarak gerinim değerlendirmesi yapar.
• Pervanelerdeki yük dağılımını gözlemleme imkanı sunar.
• Pervane tasarım aşamasının gerçek zamanlı analizini sağlar.
• Sıcaklık ve gerinim kaynaklı pervanedeki plastik deformasyonların belirlenmesini sağlar.

Ulaştırma

Karayolları, köprüler ve tünellerde yapısal sağlık izleme amacıyla kullanılarak ne zaman bakım gerektiğini belirlemeye yardımcı olur. Kullanıldıkları yerler;

• Köprülerde çelik halatlarda gerinim ve yorulma davranışını izlemek amacıyla kullanılır.
• Trenlerde, raylardaki genleşme ve büzülme kaynaklı deformasyonların belirlenmesinde kullanılır.
• Ayrıca yapısal sağlık izleme dışında trafik lambalarının, trenlerin vb. ulaşım yollarının koordineli bir şekilde çalışmasını sağlamak amacıyla sinyalizasyon sistemleri ile entegre olarak çalışır.

Denizcilik

Denizaltı ve gemilerde FBG sensörler, hem yapısal sağlık izleme amaçlı hem de yapının belirli noktalarında meydana gelen yük ve yorulma davranışını gözlemlemek amacıyla kullanılır.

• Gemi ve denizaltlarının yüzeylerinde meydana gelen gerinim ve sıcaklık değişimlerini anlık olarak ölçme imkanı sağlar.
• Yüksek basınç ve manyetik alana sahip bölgelerde, konvansiyonel sensörlerin sağlıklı bir veri alamayacağı durumlarda bu sensörlerin yerini, FBG sensöler alarak hassas ölçüm imkanı yapılmasını sağlar.
• Termal haritalama olanağı sağlar

Laboratuvar Testleri

Çeşitli fiziksel parametrelerin ölçümlerinin yapıldığı laboratuvar ortamlarında, özellikle de mekanik test aşamasında aşağıdaki amaçlara yönelik kullanılmaktadır.

• Malzemenin veya oluşturulan parçanın ömür testlerinde,
• Yorulma davranışı ve yük analizi testlerinde,
• Çekme-basma testlerinde malzemelerin genleşme ve büzülme analizlerinde ve malzeme yüzeyinde meydana gelen deformasyonların tespit ve ölçümünde kullanılabilmektedir.

Emniyet ve Güvenlik

Sınır güvenliğinde, gerinim sensörü olarak yaygın bir şekilde tercih edilmektedir.

• Karakol çevresinde ve sınır hatlarında, güvenlik tellerinin üzerine yerleştirilerek kullanılabilmektedir.
• Kozmik odaların içerisinde güvenlik düzeyini arttırma amaçlı olarak kullanılabilmektedir.
• Sinyal karıştırıcıların bulunduğu ortamlarda güvenli bir şekilde kullanılabilmektedir.

Medikal

Tıbbi robotik kol, hasta durumu takip cihazları

• Hasta takip cihazı olarak, hastanın durumunu doktora bildirmek amacıyla kıyafet, yatak, sandalye vb. cisimlerin içine gömülerek kullanılır.
• Yüksek manyetik alan olan MR cihazları içerisinde hastanın yaşamsal fonksiyonlarını takip etmek için kullanılır.
• Robotik ellerde tutma kuvvetini ayarlayabilmesi için kuvvet sensörü olarak kullanılır

STRUCTURES

It provides cost effective solutions when applied to large scale structures such as Oil Platforms, Bridges, Mines, Dams, Tunnels.

• Strain assessment
• Load distribution analysis
• Thermal mapping

ENERGY

FBGs can be safely used in various energy fields such as Wind Turbines, Oil Wells, Pipelines, Nuclear Reactors and Generators. The reason is that FBGs are immune to electromagnetic fields and high radio frequency consisting fields.

• Strain assessment
• Load distribution analysis
• Liquid level detection
• Thermal mapping

WIND TURBINES

It provides the structural health monitoring of the propellers, instant control and observation of the operating status.

• Makes stress assessment instantly.
• Provides opportunity to observe the load distribution in the propellers.
• Provides real-time analysis of the propeller design stage.
• Determines the plastic deformations in the propeller due to temperature and strain.

TRANSPORTATION

It is used for structural health monitoring in highways, bridges and tunnels to determine when maintenance is compulsory. Fields of use;

• It is used to monitor the strain and fatigue behavior of steel ropes on bridges.
• It is used in the determination of the deformation due to expansion and contraction of the rails.
• In addition to structural health monitoring, FBGs work as integrated with signalization systems in order to ensure a safe journey and prevent any possible accidents.

NAVIGATE

FBG sensors in submarines and ships used for structural health, load and fatigue behavior monitoring at specific points in the structure.

• It provides instant measurement of strain and temperature changes that occurring on the surfaces of ships and submarines.
• Conventional sensors may collect unreliable datas in areas which are under high pressure high magnetic field or consisting of radio frequencies FBG sensors can be safely used in such fields due to its immunity to such affects
• It provides opportunity of thermal mapping.

LABORATORY TESTS AND MEASUREMENTS

FBG sensors can be used in laboratory environments safely where various physical parameters are measured, espically in the mechanical testing stage for the following purposes.

• FBGs used for materials as well as manufactured products life tests
• It is used in fatigue behavior and load analysis tests,
• It is used in tensile and compression tests for expansion and contraction analysis of materials and for detecting and measuring deformations on the surface of the material.

SAFETY AND SECURITY

It uses around the police station and at the border lines by placing them on the security wires.

• It is used around the police station and at the border lines by placing them on the security wires.
• It is used inside of the cosmic rooms in order to improve the level of security.
• It is used safely in the presence of signal mixer like jammer.

MEDICAL

Medical robotic arm, patient status tracking devices

• FBG sensors are used as patient status tracking devices by embedding them into objects such like patient clothes, beds and chairs in order to inform the doctor about the patient’s condition.
• It is used for tracking the vital functions of the patient in MR devices those are having a great level of magnetic field.
• They are usable as force sensors to adjust the holding tension in robotic hands.

As EON Photonics Opto Electronics Group, we have carried our knowledge and experience on laser photonics field to fiber sensor technologies, Fiber Bragg Grating sensors specifically.

The biggest motivation for having deep interest on FBG sensors was that; they are applicable to wide range of industries from aerospace and defence to composite material manufacturing due to it’s light weight, extremely narrow thickness, durability and many other advantages.

Strain

Temperature

WHAT IS FBG ?

In this context, FBG sensors are basically manufactured by causing refractive index modulation at a specified location within the fiber optical cable that is having 9 micrometers of core and 125 micrometers of clad diameter.

As a Hi-Tech product FBGs take over the place of the conventional sensors especially at the fields given below;

  • FBGs can be embedded into composite materials and allow smart material production:
    FBGs can be used in new generation aerospace and air vehicles (such like; airplanes, unmanned air vehicles (UAV), wind turbines, drones, satellites and etc.) in order to track the trip quality and structural health of the devices.
  • FBGs can be used in smart city organizations by simply assembling them into the various consantrated structures such as asphalt,concrete and cement:
    FBGs can be simply used in highways, bridges, railways as well as in gas and oil industry in order to track strain levels along the line and determine deformation/crack locations to prevent any possible danger.

WORKING PRINCIPLE

When a broadband light beam is sent over optical fiber, fiber Bragg gratings reflects only a specified wavelength (Bragg Wavelength) while transmits all others.

This reflected wavelength is direclty inter-related with manufacturing characteristics of the FBG and so that guides FBG to measure various parameters such like strain, vibration, acceleration.

FIELDS OF APPLICATION

  • STRUCTURES: It provides cost effective solutions when applied to large scale structures such as Oil Platforms, Bridges, Mines, Dams, Tunnels.
  • ENERGY: FBGs can be safely used in various energy fields such as Wind Turbines, Oil Wells, Pipelines, Nuclear Reactors and Generators. The reason is that FBGs are immune to electromagnetic fields and high radio frequency consisting fields.
  • WIND TURBINES: It provides the structural health monitoring of the propellers, instant control and observation of the operating status.
  • TRANSPORTATION: It is used for structural health monitoring in highways, bridges and tunnels to determine when maintenance is compulsory.
  • NAVIGATE: FBG sensors in submarines and ships used for structural health, load and fatigue behavior monitoring at specific points in the structure.
  • LABORATORY TESTS AND MEASUREMENTS: FBG sensors can be used in laboratory environments safely where various physical parameters are measured, espically in the mechanical testing stage for the following purposes.
  • SAFETY AND SECURITY: It uses around the police station and at the border lines by placing them on the security wires.
  • MEDICAL: Medical robotic arm, patient status tracking devices

ADVANTAGES

  • Measuring at long distances
  • Low setup cost
  • A technology promises for sensors small in size, flexible and light weight
  • Accurate test results
  • Immunity to electro-magnetic field and radio frequency interferences
  • Measuring various physical parameters simultaneously
  • Getting measurement results from different points simultaneously
  • Passive circuit element
  • Applicability at diverse fields
  • Realtime measuring opportunity

FIELDS OF APPLICATION

img

COMPOSITE

In literature, composite is defined as composition of two or more constituent materials which in turn results a material having greater properties as compares to base materials. FBG sensors started to be used in composite materials with the developing technology because of it’s unique properties which allows ones to monitor the inner events among the layers of the composite material. So that FBG sensors can be easily embedded into composite materials such as Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) and Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP). When FBG sensors embedded into the composite laminated, ones will be eligible to observe temporary and permanent changes as well as deformations within the composite material.

Especially in avionic and space applications, embeding FBGs into composite materials allows ones to have a proper structral health monitoring and testing system. Eventually, using FBG sensors in such fields allows to monitor the material integrity, deformation, health status and by that unnecessary maintenance, waste of time and money will be prevented. Use of avionic application areas.

TECHNICAL SPECIFICATIONS

Strain Sensor Technical Properties

Technical Properties Parameter
Strain Measurement Range ±2500 με
Sensitivity 1,2 pm / με
Central Wavelength C-L Band (1515-1585 nm)
Operating Temperature -55°.......+80°C Taled
-55°.......+275°C Bare Fiber
Recoat Acrylate or Polyimide
Connector Type FC/APC
FBG Length 0.7 mm - 14mm
Fiber Length Customizable
Fiber Type SM1500P
Fiber Coating 150 μm
Fiber Bending Diameter 6 mm
FWHM (Full Width Half Maximum) 250±50 pm

Temperature Sensor Technical Properties

Technical Properties Parameter
Temperature Measurement Range -55°.......+275°C
Sensitivity 10 pm / °C
Central Wavelength C-L Band (1515-1585 nm)
Recoat Polyimide
Connector Type FC/APC
FBG Length 0.7 mm - 14mm
Fiber Length Customizable
Fiber Type SM1500P
Fiber Coating 150 μm
FWHM (Full Width Half Maximum) 250±50 pm

For more information, you can check the product catalogs. FBG Sensor

© Copyright 2021 EON PHOTONICS - by ERMAKSAN