Faser-Bragg-Gitter (FBG)-basierte optische Messketten – eine Einführung

Dieser Artikel soll Systemintegratoren und Ingenieuren dabei helfen, die passenden Komponenten für optische Multiphysik-Überwachungslösungen auszuwählen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da alle wichtigen Bauwerke - wie Brücken, Gebäude, Rohrleitungen und Tunnel - Dehnung und Strukturschädigungen verursachenden Faktoren ausgesetzt sind. Ohne eine zuverlässige und genaue Überwachung von Dehnung, Temperatur und anderen physikalischen Parametern werden Fehlfunktionen und strukturelle Probleme möglicherweise nicht erkannt, was katastrophale Folgen haben kann.

Im Folgenden werden wir die Strukturüberwachung (SHM – Structural Health Monitoring) als Disziplin betrachten und Ihnen zeigen, wie eine typische optische Messkette auf Basis von Faser-Bragg-Gittern (FBG) – mit mehreren Sensoren in einer Glasfaser, Interrogatoren und PC-Software – einfach gestaltet werden kann.

Strukturüberwachung - Ausfälle vermeiden, anstatt Schäden zu reparieren

Große und teure Bauwerke wie Tunnel, Brücken und Rohrleitungen benötigen eine regelmäßige, kostengünstige Überwachung ihrer baulichen Unversehrtheit. Dies gewährleistet Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Die Strukturüberwachung (SHM) spielt hier eine entscheidende Rolle [1], da sie einen proaktiven Ansatz bei Wartung und Überwachung verfolgt, anstatt auf Schäden zu warten und sie dann zu reparieren. Diese proaktive Vorgehensweise kann Geld sparen und ungeplante Ausfallzeiten der Struktur verhindern.

Aus Kostengründen, Unsicherheit, welche Sensoren verwendet werden sollen, und aufgrund von Schwierigkeiten bei der Interpretation von Dehnungsdaten wird die Notwendigkeit des Aufbaus einer zuverlässigen und genauen Strukturüberwachung wichtiger Infrastruktur jedoch häufig außer Acht gelassen. Dies wird zu einem Problem, wenn durch Dehnung verursachte strukturelle Schäden auftreten. Und das geschieht regelmäßig, da die zivile Infrastruktur ständigen Belastungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, die im Laufe der Zeit Verschleiß und Strukturschädigungen verursachen.

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Auswahl von optischen Sensoren, Interro...

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