風力發電應用中的光纖傳感器
發布時間:2010-01-13 來源:Fibercore公司
中心論題:
- 特種光纖的性能。
- Insensys公司和Fibercore公司合作的新產品特種光纖傳感器介紹。
- 傳感技術在檢測和優化風力發電風輪係統中的應用。
- 光纖免受電磁幹擾用於可能產生熱和電火花的危險環境中。
- 光纖光柵技術以及合適的摻雜改變光纖的折射率和感光率。
- 同波分複用WDM技術降低傳感器技術製作成本。
特te種zhong光guang纖xian不bu僅jin可ke以yi應ying用yong在zai通tong信xin和he國guo防fang領ling域yu,現xian在zai基ji於yu特te種zhong光guang纖xian技ji術shu的de光guang纖xian傳chuan感gan器qi正zheng在zai監jian視shi環huan境jing,各ge種zhong結jie構gou的de應ying力li檢jian測ce等deng領ling域yu找zhao到dao越yue來lai越yue多duo的de應ying用yong。光guang纖xian傳chuan感gan器qi具ju有you工gong作zuo可ke靠kao,使shi用yong方fang便bian靈ling活huo,成cheng本ben具ju有you競jing爭zheng優you勢shi的de諸zhu多duo優you點dian。
英國領先特種光纖製造商Fibercore公司的ChrisEmslie博士在這篇文章中闡述了光纖傳感器的新興公司Intensys如何利用他們的產品發展出針對從船舶到石油管道的不同應用的光纖傳感器。
特(te)種(zhong)光(guang)纖(xian)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)光(guang)放(fang)大(da)器(qi),光(guang)纖(xian)陀(tuo)螺(luo)以(yi)及(ji)水(shui)聲(sheng)設(she)備(bei)中(zhong)。然(ran)而(er)光(guang)纖(xian)的(de)輕(qing)便(bian),靈(ling)活(huo)以(yi)及(ji)可(ke)靠(kao)的(de)特(te)性(xing)也(ye)使(shi)之(zhi)在(zai)風(feng)輪(lun),帆(fan)船(chuan)的(de)桅(wei)杆(gan)以(yi)及(ji)市(shi)政(zheng)工(gong)程(cheng)等(deng)中(zhong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang)找(zhao)到(dao)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)。由(you)於(yu)光(guang)纖(xian)免(mian)受(shou)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)於(yu)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)熱(re)和(he)電(dian)火(huo)花(hua)的(de)危(wei)險(xian)環(huan)境(jing)中(zhong)。利(li)用(yong)塑(su)料(liao)膠(jiao)帶(dai)在(zai)生(sheng)產(chan)或(huo)者(zhe)現(xian)場(chang)施(shi)工(gong)時(shi)輕(qing)易(yi)地(di)塑(su)造(zao)成(cheng)各(ge)種(zhong)形(xing)狀(zhuang)。盡(jin)管(guan)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)還(hai)沒(mei)有(you)引(yin)起(qi)世(shi)界(jie)的(de)普(pu)遍(bian)重(zhong)視(shi),對(dui)於(yu)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)代(dai)替(ti)傳(chuan)統(tong)電(dian)子(zi)測(ce)量(liang)的(de)好(hao)處(chu)的(de)認(ren)知(zhi)卻(que)與(yu)日(ri)俱(ju)增(zeng)。光(guang)纖(xian)壓(ya)力(li)和(he)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)的(de)領(ling)先(xian)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)易(yi)於(yu)使(shi)用(yong),可(ke)靠(kao)同(tong)時(shi)經(jing)濟(ji)有(you)效(xiao)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。
為獲得在各種場合同樣表現優異的特種光纖,Intensys公司開始尋找世界領先的特種光纖製造商Fibercore公司的幫助。Fibercore在特種光線領域已經有著20年的經驗,在為客戶提供某些高品質的先進單模光纖領域享有盛譽。
Intensys公司VPMarkVolanthen解釋說:“我們的主要目的是提供能夠工作在世界最遠角落,能夠忍受極端氣候條件的可靠的傳感器。這就是我們需要和擁有ISO9000品質認證,擁有嚴格的品質保證程序的供應商和作的理由。Fibercore正(zheng)是(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)可(ke)以(yi)信(xin)任(ren)的(de)公(gong)司(si)。我(wo)們(men)和(he)他(ta)們(men)討(tao)論(lun)了(le)我(wo)們(men)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)詳(xiang)細(xi)需(xu)求(qiu),他(ta)們(men)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)我(wo)們(men)詳(xiang)細(xi)的(de)信(xin)息(xi),合(he)適(shi)的(de)光(guang)纖(xian),從(cong)而(er)讓(rang)我(wo)們(men)推(tui)出(chu)性(xing)價(jia)比(bi)超(chao)過(guo)電(dian)子(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)產(chan)品(pin)。為(wei)實(shi)現(xian)在(zai)更(geng)遠(yuan)的(de)距(ju)離(li)部(bu)署(shu)傳(chuan)感(gan)器(qi),或(huo)者(zhe)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)精(jing)確(que)度(du),Fibercore建議我們采用光纖光柵技術(FBG)以及合適的摻雜以改變光纖的折射率和感光率。”
通過紫外光照射光纖纖芯的方法可以製作FBG。紫zi外wai照zhao射she導dao致zhi了le玻bo璃li折zhe射she率lv周zhou期qi性xing地di調tiao製zhi效xiao應ying。這zhe種zhong周zhou期qi性xing決jue定ding了le光guang柵zha隻zhi反fan射she特te定ding波bo長chang的de光guang,因yin此ci可ke以yi用yong來lai製zhi作zuo光guang線xian濾lv波bo器qi或huo者zhe反fan射she器qi。通tong過guo將jiang光guang纖xian光guang柵zha和he適shi當dang的de可ke以yi導dao致zhi周zhou期qi變bian化hua的de誘you導dao機ji製zhi配pei合he,就jiu可ke以yi監jian視shi包bao括kuo應ying力li,溫wen度du,震zhen動dong和he壓ya力li等deng在zai內nei的de許xu多duo物wu理li量liang。
Fibercore通過和Intensys的合作可以提供具有獨特數值孔徑NA和模場直徑MFD的光纖,可以在減少光纖損耗的同時保證足夠的感光效應。由於不用傳統高NA小MFD光纖需要的複雜高成本的可拆卸連接器,Intensys的產品更可靠,也更便宜。Fibercore公司在最初的產品設計階段就開展和Intensys的合作,因此可以推薦最合適的光纖解決方案。這種合作通常在行業內是鳳毛麟角的事情。
有了Fibercore的支持,Intensys還hai可ke以yi對dui應ying用yong在zai多duo傳chuan感gan器qi係xi統tong中zhong的de特te種zhong光guang纖xian進jin行xing優you化hua選xuan型xing。類lei似si石shi油you管guan道dao一yi類lei的de應ying用yong通tong常chang需xu要yao可ke以yi分fen布bu在zai很hen長chang距ju離li內nei的de多duo個ge傳chuan感gan器qi係xi統tong的de使shi用yong。這zhe通tong常chang可ke以yi利li用yong傳chuan感gan器qi陣zhen列lie的de形xing式shi,將jiang各ge個ge單dan個ge傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu通tong過guo時shi分fen複fu用yong(TDM)的方式複合起來。
TDM是一種多個數據流或者信號利用不同的時間隙來混合到一個信號通道中傳輸的技術。同波分複用WDM技術所采用的不同信號不同波長的機製不同,TDM利用同一波長支持所有的數據通道,因此不需要可調激光器等複雜昂貴的光器件。用此技術製作的傳感器因此更便宜。
Intensys的係統采用的就是TDM技術,這是唯一的允許100多個傳感器部署在一條光纖上的應力傳感係統,全程測量範圍達到/-6000微小應力指標,無需光開關或者多段光纖。與此相對比,WDM光傳感係統的傳感器個數由於受可用波長數的限製而受到限製。
Intensys成功在2003年nian開kai發fa出chu光guang纖xian應ying力li傳chuan感gan器qi和he溫wen度du傳chuan感gan器qi,並bing取qu得de了le廣guang泛fan應ying用yong。由you於yu傳chuan感gan器qi可ke以yi利li用yong塑su料liao帶dai塑su造zao成cheng不bu同tong形xing狀zhuang,它ta們men可ke以yi被bei粘zhan貼tie在zai被bei監jian視shi物wu的de表biao麵mian,這zhe一yi過guo程cheng可ke以yi在zai製zhi作zuo前qian也ye可ke以yi在zai製zhi作zuo後hou。海hai上shang應ying用yong的de傳chuan感gan器qi就jiu通tong常chang采cai用yong這zhe種zhong表biao麵mian貼tie裝zhuang方fang法fa監jian視shi負fu載zai的de變bian化hua。對dui於yu一yi些xie大da型xing船chuan舶bo,這zhe種zhong係xi統tong可ke以yi在zai早zao期qi給gei出chu過guo載zai告gao警jing。對dui於yu競jing賽sai用yong的de船chuan舶bo,由you於yu可ke以yi給gei出chu關guan於yu風feng速su,風feng向xiang,船chuan舶bo狀zhuang態tai的de數shu據ju可ke以yi幫bang助zhu運yun動dong員yuan更geng有you效xiao地di比bi賽sai。
最(zui)近(jin)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian),傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)開(kai)始(shi)用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)和(he)優(you)化(hua)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)風(feng)輪(lun)係(xi)統(tong)。作(zuo)為(wei)發(fa)展(zhan)最(zui)快(kuai)的(de)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu),風(feng)輪(lun)的(de)尺(chi)寸(cun)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。這(zhe)些(xie)風(feng)輪(lun)通(tong)常(chang)體(ti)積(ji)巨(ju)大(da),又(you)安(an)裝(zhuang)在(zai)比(bi)較(jiao)遙(yao)遠(yuan)的(de)地(di)點(dian)。監(jian)視(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)實(shi)時(shi)了(le)解(jie)這(zhe)些(xie)風(feng)輪(lun)的(de)狀(zhuang)態(tai)。傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)在(zai)風(feng)輪(lun)組(zu)裝(zhuang)的(de)時(shi)候(hou)很(hen)容(rong)易(yi)安(an)裝(zhuang)在(zai)風(feng)輪(lun)上(shang)。
石shi油you和he天tian然ran氣qi工gong業ye也ye處chu於yu成cheng本ben和he安an全quan的de考kao慮lv開kai始shi應ying用yong傳chuan感gan器qi。光guang纖xian傳chuan感gan器qi沒mei有you絲si毫hao電dian路lu連lian接jie,不bu產chan生sheng熱re量liang,隻zhi利li用yong很hen少shao的de光guang能neng,這zhe些xie特te點dian使shi光guang纖xian傳chuan感gan器qi成cheng為wei危wei險xian環huan境jing下xia的de理li想xiang選xuan擇ze。光guang纖xian傳chuan感gan器qi還hai可ke以yi用yong於yu關guan鍵jian生sheng產chan設she備bei的de長chang期qi高gao可ke靠kao穩wen定ding的de監jian視shi。這zhe些xie傳chuan感gan器qi幾ji乎hu不bu受shou水shui中zhong的de高gao壓ya影ying響xiang,可ke以yi用yong於yu深shen海hai設she備bei的de安an裝zhuang和he監jian視shi。
Intensys的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)橋(qiao)梁(liang),公(gong)路(lu),隧(sui)道(dao),水(shui)壩(ba)等(deng)市(shi)政(zheng)工(gong)程(cheng)中(zhong)。不(bu)僅(jin)用(yong)於(yu)監(jian)視(shi)應(ying)力(li)和(he)溫(wen)度(du),他(ta)們(men)還(hai)可(ke)以(yi)監(jian)視(shi)地(di)基(ji)移(yi)位(wei),疲(pi)勞(lao)和(he)傷(shang)害(hai)。同(tong)時(shi)由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)采(cai)集(ji),還(hai)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)建(jian)築(zhu)物(wu)管(guan)理(li)者(zhe)的(de)維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo),降(jiang)低(di)定(ding)期(qi)檢(jian)查(zha)等(deng)的(de)成(cheng)本(ben)。
MarkVolanthen補充說:“成立2年來,Intensys的規模已經翻番,公司的產品已經應用到日本,美國,澳洲以及歐洲多個國家。所有這些成就的取得都同Fibercore公司的合作密不可分。Fibercore提供給我們的不僅是領先的光纖,也是他們的經驗和知識。“
當大多數人還將特種光纖的應用局限在通信和國防應用的時候,Fibercore就幫助Intensys找到了傳感應用這個市場。今天,單模光纖不僅用於石油和天然氣工業領域,還在幫助我們實現可再生能源的夢想。盡管Fibercore和Intensys這樣的合作在業界很少見,但是合作不僅對雙方有利,對最終消費者也非常有利。Intensys的傳感器因為可靠,使用方便同時適應各種現有結構而廣受讚譽。最重要的這是一種替代傳統技術的經濟的解決方案。
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