Drucksensoren
Piezoelektrisch
Faseroptische Druckmesssysteme
Faseroptische Druckmesssysteme: Präzision für Ihre anspruchsvollen Anwendungen
Sie suchen nach einer zuverlässigen und präzisen Lösung für die Druckmessung in Umgebungen, in denen herkömmliche Sensoren versagen? Faseroptische Druckmesssysteme bieten hier entscheidende Vorteile. Entdecken Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und erfahren Sie, wie Sie die passende Lösung für Ihre Anwendung finden. Benötigen Sie eine individuelle Beratung? Kontaktieren Sie uns für eine maßgeschneiderte Lösung.
Das Thema kurz und kompakt
Faseroptische Druckmesssysteme bieten höhere Genauigkeit und Robustheit in rauen Umgebungen im Vergleich zu traditionellen Sensoren, was zu weniger Ausfallzeiten und präziseren Messungen führt.
Die Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen und die Fähigkeit zur verteilten Messung machen faseroptische Systeme ideal für Anwendungen in der industriellen Automatisierung, der Energieüberwachung und der strukturellen Gesundheitsüberwachung, wodurch Datenverluste vermieden werden können.
Fortschritte in der Telekommunikationstechnik senken die Kosten und ermöglichen die Integration in bestehende Systeme, was die Effizienz steigert und die Anwendungsbereiche erweitert, beispielsweise durch Fiber Optic Shape Sensing (FOSS) in Windkraftanlagen.
Erfahren Sie, wie faseroptische Druckmesssysteme herkömmliche Sensoren in anspruchsvollen Umgebungen übertreffen und welche innovativen Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen verfügbar sind.
Faseroptische Druckmesssysteme: Präzision für anspruchsvolle Anwendungen
Was sind faseroptische Druckmesssysteme?
Faseroptische Druckmesssysteme nutzen die Lichttransmission durch optische Fasern, um Druck zu messen. Diese Technologie bietet eine innovative Alternative zu traditionellen elektronischen Sensoren, insbesondere in Umgebungen, in denen diese an ihre Grenzen stoßen. Im Gegensatz zu elektrischen Messmethoden sind faseroptische Systeme unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und eignen sich daher ideal für den Einsatz in der Nähe von Hochspannungsanlagen oder in explosionsgefährdeten Bereichen. Die faseroptische Messtechnik von Polytec umfasst sowohl faseroptische Sensoren als auch Geräte für die optische Telekommunikation.
Vorteile gegenüber traditionellen Drucksensoren
Ein wesentlicher Vorteil faseroptischer Druckmesssysteme liegt in ihrem Einsatz in rauen Umgebungen. Sie sind immun gegen EMV/RFI/MRI, was bedeutet, dass sie in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Feldern zuverlässig funktionieren. Darüber hinaus sind sie für Hochtemperatur-, Hochfeuchtigkeits- und Unterwasseranwendungen geeignet. Althen Sensors bietet hierfür sowohl Standard- als auch kundenspezifische Lösungen an. Diese Robustheit macht sie zu einer idealen Wahl für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.
Die Miniaturisierung und Flexibilität sind weitere Pluspunkte. Faseroptische Sensoren können sehr klein sein (bis zu 0.25 mm Durchmesser), was Messungen an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht. Zudem kann eine einzige, leichte Faser Tausende von Sensoren aufnehmen und dient gleichzeitig als Sensor und Signalpfad. Dies eröffnet vielfältige Möglichkeiten für verteilte Messungen und die Überwachung von komplexen Strukturen. Faseroptische Messsysteme ermöglichen eine quasikontinuierliche Messpunktfolge entlang einer Messfaser mit einer Auflösung im Millimeterbereich.
So nutzen Sie faseroptische Drucksensoren für präzisere Messungen
Grundlegende Funktionsweisen
Faseroptische Drucksensoren basieren auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien. Intrinsische Sensoren nutzen Faserbiegungsverluste oder Fiber Bragg Gratings (FBG). FBG messen die Dehnung über die reflektierten Wellenlängen. Ein faseroptischer Sensor (FOS) ist ein spezieller Messaufnehmer (Sensor) für optische Messverfahren auf Grundlage von Lichtwellenleitern (LWL). Extrinsische Sensoren wandeln den Druck in optische Intensitätsänderungen um, beispielsweise durch die Reflexion von Laserlicht an einer beweglichen Membran. Diese Vielfalt ermöglicht die Anpassung an spezifische Messanforderungen.
Messmethoden
Zu den gängigen Messmethoden gehören die Weißlichtinterferometrie (WLPI) und die spektral codierten Bragg Gitter (SCBG). Das CoreSens System von Opsens Solutions unterstützt beide Technologien und ermöglicht High-Speed-Messungen. Die Wahl der geeigneten Methode hängt von den jeweiligen Anforderungen an Genauigkeit, Messbereich und Umgebungsbedingungen ab.
Verwendete Lichtstreuungseffekte
Für verteilte Sensoren (DFS) werden Raman-, Brillouin- und Rayleigh-Streuungseffekte genutzt. Diese ermöglichen kontinuierliche Messungen über lange Distanzen, wobei die Faser selbst als Sensor fungiert. Die Analyse der Änderungen in den Lichtparametern (Intensität, Wellenlänge, Phase), die durch druckinduzierte Veränderungen in der Faser entstehen, ist hierbei entscheidend. Diese Technologie findet Anwendung in der Pipeline-Überwachung und der strukturellen Gesundheitsüberwachung.
Diese faseroptischen Drucksensoren optimieren Ihre Messungen
Punktuelle Sensoren
Punktuelle Sensoren bieten spezifische Vorteile für unterschiedliche Anwendungen. Der OPP-M zeichnet sich durch seine minimalste Sensorgröße und hohe Wiederholgenauigkeit aus. Der OPP-B ist robust für anspruchsvolle Anwendungen und bietet Langzeitgenauigkeit. Der OPP-C ist speziell für Unterwasseranwendungen bis 1.000 PSI konzipiert und verfügt über ein Edelstahlgehäuse. Der OPP-GF eignet sich für Punktschweißinstallationen und die Turbinenschaufelüberwachung. Der OPP-GD ist ein Differenzdrucksensor, der positive und negative Drücke messen kann.
Verteilte Sensoren
Verteilte Sensoren nutzen Lichtwellenleiter als Sensor selbst und ermöglichen kontinuierliche Messungen über lange Distanzen. Diese Technologie ist besonders nützlich für die Überwachung von Pipelines, Dämmen und anderen kritischen Infrastrukturen. Die verteilte akustische Sensorik (DAS) ist ein Beispiel für diese Art von Sensor.
Die Flexibilität der Fasern erlaubt Messungen in 1D, 2D oder 3D, entweder direkt oder durch Interpolation. Während Systeme auf Raman- und Brillouin-Rückstreuung für große Längen (bis 50 km) geeignet sind, bieten Rayleigh-Rückstreusysteme eine höhere Messpunktdichte auf kürzeren Strecken (bis 100 m), ideal für Detailuntersuchungen. Die geringe Größe der Sensoren ermöglicht die Applikation auf oder in Bauteilen, ohne deren Verhalten wesentlich zu beeinflussen, und sie sind resistent gegenüber starken Feldern, hohen Temperaturen und aggressiven Medien.
So integrieren Sie faseroptische Messsysteme in Ihre Infrastruktur
CoreSens
Das CoreSens System unterstützt WLPI- und SCBG-Sensoren und ermöglicht High-Speed-Messungen. Es ist skalierbar bis zu 1.300 Kanäle und bietet deterministische Synchronisation über mehrere Kanäle hinweg. Dieses System ist ideal für Anwendungen, die eine hohe Anzahl von Messpunkten erfordern.
FieldSens-W
FieldSens-W ist ein kompaktes Mehrkanalsystem, das mit allen WLPI-Sensoren von Opsens Solutions kompatibel ist. Es bietet vielseitige Konnektivitätsoptionen, einschließlich EtherCAT® und Ethernet. Dieses System eignet sich besonders für industrielle Automatisierungsanwendungen.
HandySens-W
HandySens-W bietet Portabilität mit einem Touchscreen und Batteriebetrieb. Dies ermöglicht flexible Messungen vor Ort, ohne auf eine externe Stromversorgung angewiesen zu sein. Dieses System ist ideal für mobile Anwendungen und Feldtests.
WellSens II
WellSens II ist für raue Umgebungen konzipiert und unterstützt bis zu 128 Kanäle. Es bietet einen weiten Betriebstemperaturbereich und eignet sich ideal für Remote-Anwendungen. Dieses System ist besonders robust und zuverlässig.
Faseroptische Druckmesssysteme: Anwendungen in Industrie und Forschung
Industrielle Anwendungen
Faseroptische Druckmesssysteme finden breite Anwendung in verschiedenen Industriebereichen. In der Ziviltechnik werden sie zur Überwachung von Brücken und Gebäuden eingesetzt. In der Luft- und Raumfahrt dienen sie zur Überwachung von Flugzeugstrukturen und Triebwerken. In der industriellen Automatisierung werden sie zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung verwendet. Im Bereich Energie und Öl & Gas werden sie zur Überwachung von Pipelines und Anlagen eingesetzt. Die Vielseitigkeit dieser Systeme macht sie zu einer wertvollen Ressource für eine Vielzahl von Anwendungen.
Spezifische Anwendungsbereiche
Zu den spezifischen Anwendungsbereichen gehören die Pipeline-Überwachung, die strukturelle Gesundheitsüberwachung (Dämme, Deiche), Smart Grids, die Geothermie (Erdwärmesonden) und die Turbinenüberwachung. In der Pipeline-Überwachung werden faseroptische Sensoren eingesetzt, um Druckänderungen zu erkennen und Leckagen frühzeitig zu identifizieren. Bei der strukturellen Gesundheitsüberwachung werden sie zur Überwachung von Spannungen und Verformungen in Dämmen und Deichen eingesetzt. In Smart Grids dienen sie zur Überwachung des Stromnetzes und zur Optimierung der Energieverteilung. In der Geothermie werden sie zur Überwachung von Temperatur und Druck in Erdwärmesonden eingesetzt. Bei der Turbinenüberwachung werden sie zur Überwachung von Turbinenschaufeln und zur Optimierung der Leistung eingesetzt.
Faseroptische Sensoren ermöglichen Messungen in Umgebungen, in denen elektrische Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Anders als bei elektrischen Messmethoden sind sie immun gegen elektromagnetische Interferenzen, was sie ideal für den Einsatz in der Nähe von Hochspannungsanlagen oder in explosionsgefährdeten Bereichen macht. Die Robustheit dieser Sensoren, ihre Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Feuchtigkeit sowie ihre überlegene Leistung bei hohen Dehnungsmessungen machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für anspruchsvolle Anwendungen.
Faseroptische Druckmesssysteme: Vorteile nutzen, Herausforderungen meistern
Vorteile
Die hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit sind wesentliche Vorteile faseroptischer Druckmesssysteme. Sie eignen sich hervorragend für raue Umgebungen und sind immun gegenüber elektromagnetischen Störungen. Zudem ermöglichen sie verteilte Messungen, was insbesondere bei der Überwachung großer Strukturen von Vorteil ist. Faseroptische Drucksensoren sind geeignet für hochgenaue Druckmessungen in Laboranwendungen und rauen Umgebungen.
Herausforderungen
Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es auch Herausforderungen. Die Kosten, insbesondere bei FBG-Sensoren, können höher sein als bei traditionellen Sensoren. Die Anpassung der Faserbeschichtung an die jeweilige Anwendung ist ebenfalls wichtig, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Zudem ist der Schutz der Fasern durch Kabelmäntel (z.B. Stahlbewehrung) erforderlich, um sie vor Beschädigungen zu schützen. Robuste Faserkabel können direkt in Beton eingebettet werden.
Hohe Genauigkeit: Faseroptische Sensoren bieten präzise Messungen, ideal für anspruchsvolle Anwendungen.
Robustheit: Geeignet für raue Umgebungen, einschließlich hoher Temperaturen und Feuchtigkeit.
EMV-Immunität: Unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, was zuverlässige Messungen gewährleistet.
Telekommunikationstechnik treibt faseroptische Druckmessung voran
Fortschritte in der Telekommunikationstechnik
Die Fortschritte in der Telekommunikationstechnik haben zu Kostenreduktionen bei faseroptischen Sensoren geführt. Dies macht sie für eine breitere Palette von Anwendungen zugänglich. Die Entwicklung profitiert von Fortschritten in der Telekommunikationstechnik, was zu Kostenreduktionen geführt hat. Für Dehnungsmessungen ist eine direkte Applikation der Faser auf dem Bauteil mit Klebstoff erforderlich, während Temperaturmessungen verbundlos in Kapillaren erfolgen sollten. Die Faserbeschichtung muss an die Anwendung angepasst sein (Kunststoffe, Gold), und für den praktischen Einsatz sind zusätzliche, ggf. stahlbewehrte Kabelmäntel erforderlich.
Fiber Optic Shape Sensing (FOSS)
Fiber Optic Shape Sensing (FOSS) ermöglicht die Erfassung von Echtzeit-Positionsdaten und die Überwachung von Parametern wie Temperatur und Druck. Diese Technologie findet Anwendung in Windkraftanlagen und Tunneln. Fiber Optic Shape Sensing (FOSS) ist eine neue Technologie für Echtzeit-Positionsdaten und die Überwachung von Parametern wie Temperatur und Druck in Strukturen wie Windturbinen und Tunneln.
Integration in bestehende Systeme
Die Integration in bestehende Systeme, insbesondere die Nutzung vorhandener Telekommunikations-Glasfasersysteme, bietet weitere Möglichkeiten zur Kosteneffizienz und Effizienzsteigerung. Bestehende Telekommunikations-Glasfasersysteme können ebenfalls genutzt werden. Verfüllqualität control in Erdwärmesonden benefits from faseroptischen Temperaturmessungen.
Faseroptische Druckmesssysteme: Ihr Schlüssel zur präzisen Messung
Zusammenfassung der Vorteile und Anwendungen
Faseroptische Druckmesssysteme bieten eine Vielzahl von Vorteilen, darunter hohe Genauigkeit, Robustheit und Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen. Sie finden breite Anwendung in der Industrie, der Forschung und der strukturellen Überwachung. Die faseroptische Messtechnik gliedert sich bei Polytec in die beiden Bereiche „Faseroptische Sensorik“ und „Optische Telekommunikation/LWL-Messgeräte“.
Ausblick auf zukünftige Entwicklungen
Die zukünftigen Entwicklungen in der Messtechnik werden voraussichtlich zu noch kostengünstigeren und leistungsfähigeren faseroptischen Sensoren führen. Dies wird ihre Bedeutung für verschiedene Industriezweige weiter erhöhen. Ein Faseroptischer Sensor ist ein photoelektrischer Sensor, der über einen Lichtleiter mit seiner Lichtquelle verbunden ist. Dies ermöglicht eine hohe Präzision, insbesondere in beengten Umgebungen.
Die Faseroptische Druckmesssysteme bieten eine innovative Lösung für anspruchsvolle Messaufgaben. Mit ihrer hohen Genauigkeit, Robustheit und Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen sind sie eine ideale Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen. Wir bei Sentac sind stolz darauf, Ihnen diese fortschrittliche Technologie anbieten zu können und Sie bei der Optimierung Ihrer Messprozesse zu unterstützen.
Sind Sie bereit, die Vorteile faseroptischer Druckmesssysteme für Ihre Anwendungen zu entdecken? Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr über unsere maßgeschneiderten Lösungen zu erfahren und wie wir Ihnen helfen können, Ihre Messanforderungen zu erfüllen. Registrieren Sie sich hier für eine unverbindliche Beratung.
Weitere nützliche Links
Polytec bietet faseroptische Sensoren und Geräte für die optische Telekommunikation.
Althen Sensors bietet Standard- und kundenspezifische Lösungen für faseroptische Druckaufnehmer.
Geothermie.de bietet Informationen über faseroptische Sensoren im Kontext der Geothermie.
Fraunhofer Gesellschaft forscht im Bereich der optischen Technologien.
VDI/VDE-GMA bietet Informationen zu optischen Messverfahren.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht und prüft im Bereich der Mess- und Prüftechnik.
FAQ
Was sind die Hauptvorteile von faseroptischen Druckmesssystemen gegenüber herkömmlichen Sensoren?
Faseroptische Druckmesssysteme bieten Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMV/RFI/MRI), eignen sich für Hochtemperatur-, Hochfeuchtigkeits- und Unterwasseranwendungen und ermöglichen Miniaturisierung. Dies führt zu zuverlässigeren und präziseren Messungen, insbesondere in rauen Umgebungen.
In welchen Branchen werden faseroptische Druckmesssysteme typischerweise eingesetzt?
Sie werden in der Ziviltechnik (Überwachung von Brücken und Gebäuden), der Luft- und Raumfahrt (Überwachung von Flugzeugstrukturen), der industriellen Automatisierung (Prozesskontrolle), im Bereich Energie und Öl & Gas (Pipeline-Überwachung) sowie in der Geothermie eingesetzt.
Wie funktionieren intrinsische und extrinsische faseroptische Drucksensoren?
Intrinsische Sensoren nutzen Faserbiegungsverluste oder Fiber Bragg Gratings (FBG), um Druck zu messen. Extrinsische Sensoren wandeln den Druck in optische Intensitätsänderungen um, beispielsweise durch die Reflexion von Laserlicht an einer beweglichen Membran.
Welche Rolle spielen Raman-, Brillouin- und Rayleigh-Streuungseffekte bei faseroptischen Druckmessungen?
Diese Streuungseffekte werden für verteilte Sensoren (DFS) genutzt, die kontinuierliche Messungen über lange Distanzen ermöglichen. Die Faser selbst fungiert als Sensor, was besonders nützlich für die Überwachung von Pipelines und anderen kritischen Infrastrukturen ist.
Was ist Fiber Optic Shape Sensing (FOSS) und wo wird es eingesetzt?
Fiber Optic Shape Sensing (FOSS) ermöglicht die Erfassung von Echtzeit-Positionsdaten und die Überwachung von Parametern wie Temperatur und Druck. Es wird in Windkraftanlagen und Tunneln eingesetzt.
Welche Systeme stehen für die Integration faseroptischer Druckmesssysteme zur Verfügung?
Systeme wie CoreSens (WLPI- und SCBG-Sensoren), FieldSens-W (kompaktes Mehrkanalsystem), HandySens-W (portabel mit Touchscreen) und WellSens II (für raue Umgebungen) bieten verschiedene Optionen für die Integration in bestehende Infrastrukturen.
Wie beeinflussen Fortschritte in der Telekommunikationstechnik die faseroptische Druckmessung?
Fortschritte in der Telekommunikationstechnik haben zu Kostenreduktionen bei faseroptischen Sensoren geführt, was sie für eine breitere Palette von Anwendungen zugänglich macht. Zudem profitieren die Systeme von verbesserter Leistung und Miniaturisierung.
Welche Herausforderungen gibt es bei der Verwendung von faseroptischen Druckmesssystemen?
Zu den Herausforderungen gehören die höheren Kosten (insbesondere bei FBG-Sensoren), die Anpassung der Faserbeschichtung an die jeweilige Anwendung und der Schutz der Fasern durch Kabelmäntel, um Beschädigungen zu vermeiden.
