FIBEROPTIK Carola Sterner Tekn. Dr.

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "FIBEROPTIK Carola Sterner Tekn. Dr."

Emilia Mattsson
för 4 år sedan
Visningar:

1 FIBEROPTIK Carola Sterner Tekn. Dr. (Källa: Wiki) Research Institutes of Sweden ICT Acreo / Gruppen för fiberoptiska sensorsystem Innovative Materials Arena, Mjärdevi Science Park, 12 juni 2017

2 Vad är en optisk fiber? Kvartskablar som leder ljus. SiO µm Standard telecom fiber Core Ø10 µm 2

3 preform Dragtornet en spinnrock för kvartsglasfibrer melting furnace RISE Acreo AB s produkter µm diameter gauge coating die coating curing furnace capstan wheel and take-up 3

4 När är fibersensorer speciellt relevanta? När man vill mäta i många punkter (distribuerat) När man vill monitorera långa längder (100km) eller stora ytor När kabeldragning är svår eller lång Vid mätningar i starka EM-fält (icke galvanisk) Vid trånga utrymmen (liten formfaktor) I explosiva miljöer (passiv, ingen elförsörjning) När låg vikt är viktigt För integration (ingjutning) i olika material 4

5 Optiska fibersensorer - princip 5 För mätning av temperatur, töjning, tryck, spänning, ph, vibration etc

6 Olika sensortyper 6

7 7 Punktmätningstekniker

8 Avstånd Detector signal Exempel på principer Intensitet Ljus in Detektor Detektorsignal I max d max 8 Distance from probe to object Intensitet ger avstånd

9 Exempel på punktmätningstillämpning Interferometrisk avståndsmätning av arbetsstyckes placering i verkstadsmaskinschuck. 9

10 10 Kvasidistribuerade teknik(er)

tillbaka med våglängd som beror av temperatur och töjning

11 Kvasidistribuerade Fiber Bragg Gitter (FBG) Optisk fiber med alternerande brytningsindex i vissa punkter reflekterar ljus tillbaka med våglängd som beror av temperatur och töjning Optisk Fiber λ Bragg Analys av λ Bragg ger temperatur eller töjning! 11

12 Fiber Bragg Gitter - systemprincip FBG Interrogator Optisk fiber med FBGer λ 1 λ 2 λ 3 Reflekterat ljus (λ Bragg 1,2,3, ) λ Bragg (T,töjning) T Temp/strain i väldefinierade punkter Temp/töjning i väl definierade punkter Upp till 60 mätpunkter/fiber Snabb utläsning (>100kHz) av interrogator Kan ej skilja på strain och temp! #

13 Kommersiella FBG-baserade sensorer Svetsbar töjningssensor För ingjutning i betong Inklnometer 13

14 FBG-utveckling och forskningstillämpningar Deformation av kolfiberfixtur konstruktioner 14

Temperaturmätning längs mesaugn (30 m) 5 6 7 8

15 FBG-utveckling och forskningstillämpningar FBG Vibrationsmätning på vane i pappersmaskin Temperaturmätning längs mesaugn (30 m) FBGer för detektering och monitorering av bergrörelser 15

16 Distribuerade tekniker utnyttjar spridningsmekanismer i fibern 16

Distribuerade sensorer - systemprincip Laser puls Reflekterad puls Laser Optisk fiber (100km) Detektor T Positionsbestämning via time of flight

17 Distribuerade sensorer - systemprincip Laser puls Reflekterad puls Laser Optisk fiber (100km) Detektor T Positionsbestämning via time of flight (OTDR/OFDR) Distribuerade mätning över 100 km fiber Spatial upplösning cm till m ber av typ. Raman: Temperatur Brillouin/Rayleigh: Temperatur och strain m m 17

18 Distribuerade fibersensorer Exempel på (typiska) tillämpningsområden 18

19 Pipelines och borrhål 19

20 Högspänningsapplikationer - kraftöverföring 20

21 Geotermiska och infrastrukturtillämpningar 21

22 Andra (mindre konventionella) användningsområden Monitorering av infodringstemperatur Vibration i flygplansvingar T 22 m

23 Inte riktiga fibersensorer men optisk fiber används ändå för att guida processtrålning till analysutrustning Processtrålning Analys utrustning Analys ger temperatur mm

24 Bredbandig spektral termometer S S A B Optisk fiber S A N D V I K

25 Kemisk analys av material med LIBS LIBS - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Mätning av legeringsämnen i stål och aluminimum t ex. Långt arbetsavstånd (0,5-1m) För tuffa miljöer Sortering av metallskrot för återvinning RISE Acreo AB 25

26 Tack! RISE Acreo AB s Avdelning för fiberoptik HUDIKSVALL: Fiberutveckling Fiberproduktion KISTA: Forskning och utveckling Fibersensorer Fiberoptiska system 26

Relevanta dokument

Fiberoptik i Vardagen. Fiberoptik. Kommunikation. Flexibel ljuskälla. Jörgen Larsson, Fysiska Instutionen Lunds Tekniska Högskola.

Fiberoptik i Vardagen. Fiberoptik. Kommunikation. Flexibel ljuskälla. Jörgen Larsson, Fysiska Instutionen Lunds Tekniska Högskola. Fiberoptik i Vardagen Fiberoptik Jörgen Larsson, Fysiska Instutionen Lunds Tekniska Högskola Vägskyltar Endoskop Flexibel ljuskälla Kommunikation Vägskyltar Endoskop Flexibel ljuskälla Kommunikation Tillverkning