HBM光学技術システムの費用対効果を分析

光学技術は多くのアプリケーションで注目を浴びており、技術が進化するにつれてますます多くの利点が明らかになっています。

FBG (ファイバブラッググレーティング) センサとデータ収集装置により非常に正確な計測を行えるだけでなく以下のような特長があります:

  • 長距離(kmのオーダー)の配線が必要な場合や非常に特殊な設置環境 (たとえば、高磁場、強力なEMI/RFI、爆発のリスクなど)に対応。
  • 1本の光ファイバに多数個の様々な種類のセンサを接続できるので、設置やネットワーク管理が容易。
  • ファイバのサイズが小さく軽量であるため、手の届きにくい場所や計測ポイントに設置可能。

従来の技術に基づいたセンサとデータ収集システムを光学式システムと比較すると、コンポーネント単位の価格は高くなります。ただし、ソリューション全体を見ると、光学式システムのほうが費用効果が高いことがわかります。

光学式センサ、特にFBGセンサは、費用対効果の観点から見ると非常に優れた選択肢です。一見信じられないかもしれませんが、よく検討すると光学式システムのほうが費用を大きく節約できます。

センサからソフトウェアまでを統合した光学計測チェーン

HBM光学式センサとデータ収集装置は、ライフサイクル全体を通じて非常に安定しており高い信頼性を提供できます。

データ収集装置はチャネル密度が高く、同じ光ファイバライン上に複数のセンサを持つことが可能です。これにより、配線の単純化によりケーブルの全長が短くなり、設置が簡単になります。

HBMは、センサ、DAQシステム、ソフトウェア、アクセサリを含む完全な計測チェーン全体を提供できるので、計測システム全体のコストの概要も提供できます。センサ1個のコストとシステム全体のコストを見てみましょう。


1. 光学式センサ

センサ単体の価格を比較すると、光学式センサは従来型センサよりも高価になる傾向があります。そのため、センサ数の多い光学計測システムではより高価になります。

なぜ光学式センサはより高価なのでしょうか? 利点は次のとおりです:

  • 電磁ノイズ干渉 (EMI) に対する高い耐性
  • 爆発性の高い雰囲気やその他の過酷な条件に適しています
  • 絶対ゼロ基準付きなので長期信号安定性 (ドリフトがない) が高い
  • 1本のファイバに多数個の異なる種類のセンサを多重化して使用可能
  • 銅ケーブルに比べて細くて軽い

2. DAQシステム

光学計測システムにもDAQシステムが必要です。

この場合も、HBM光学式DAQシステムの単価は、従来のシステムよりも高くなります。ただし、1台の光学計測装置は従来型のセンサ+計測装置よりも多くの光センサを接続できます。光学技術を使用すると、新しい計測装置が必要になりますが、1台でより多くの光センサを接続できます。つまり、センサ数がある数よりも多くなる場合は、光学ソリューションは従来型と同じように費用効果が高くなります。

したがって、多数のセンサを接続する場合でも、光学式はチャネル密度がすでに高いので、複数のデータ収集装置を購入しないですみます。

3. アクセサリ

計測システムのすべての要素を接続し、システムを稼働状態に保つには、ケーブル、プロテクターなどのアクセサリが必要です。

光ファイバは銅線よりも安価であるため、コスト面でのメリットは明らかです。光ファイバはセンサ信号を多重化して使用できるので、ケーブル長を最適化できます。

4. システムの設置

設置コストもコスト総額の重要な部分になります。設置時間は計測ポイントの数とともに増加しますが、時間はお金です。技術者、交通機関、宿泊施設などが必要であるため、光学センサの設置と電気センサの設置を比較すると、光学システムの方が、設置コストが高い可能性があります。ただし、センサの数が増えると、個々のセンサの設置が速くなり、ケーブルの展開が簡単になるため、光学システムはより有利になります。

したがって、損益分岐点を越えると、光学ソリューションは費用効果の高い選択肢になります。

ただし、センサ数が少ないシステムの場合は、光学ソリューションは少し高価になります。しかし、センサの数が増えると、急速に変化します。

5. 特別なアプリケーション

光学システムの競争力は、ATEXエリア(防爆エリア) やオフショアに設置するシステムなど、追加で保護や保守が必要になる「特別な」アプリケーションでは現実のものになります。これらの環境で使用できる従来型のソリューションがありますが、従来型のシステムを使用すると、使用材料の特性のために、より多くの労力が必要になります。

これを考慮すると、損益分岐点の原点はグラフの原点に近くなります。繰り返しになりますが、特殊なアプリケーションの場合、センサの数が少なくても、光学技術は費用効果が高いことがわかります。


ハイブリッドコンセプト:両方の世界を最大限に活用

1種類のテクノロジーだけで、あらゆる問題や課題を完璧に解決できません。したがって、光学技術と従来の技術を組み合わせたハイブリッドコンセプトが最良のソリューションであり、HBMは市場でそれを提供する数少ないサプライヤーの1つです。

新型のQuantumXMXFS BraggMETER光インテロゲータは、ハイブリッド計測に関して重要な機能を備えています。QuantumXファミリーの一部であるため、光学技術と電気技術を同じプラットフォーム、つまり同じソフトウェアで、すべてのデータを同時に同期して収集できるため、エンジニアは各計測に最適なソリューションを選択できます。

MXFSモジュールはQuantumXファミリの一部であるため、電気計測チェーンへの統合が非常に簡単です。Ethernet、FireWire、またはバックプレーンを介した接続を使用して、信号を転送できます。データは、アナログ信号またはCAN信号に変換できます。

MXFSを含むすべてのQuantumXモジュールは、catmanソフトウェアと互換性があるため、分析が容易です。計測値を使用するにあたり、光学技術に関する深い知識は必要ありません。

実際の例:光学技術システムの費用対効果

タスク:

ひずみ計測ポイント35箇所、3軸加速度計12台、変位センサ10個、温度計測4個含む、構造健全性モニタリングシステムを150mのコンクリート橋へ設置。

光学システムの場合、ひずみ計測に対する温度の影響を排除するために、追加で35個の温度補償センサを使用する必要があります。


システム総コストにおける各コスト要因の分布割合 (クリックして拡大):

distribution of the different parcels on the overall budget


コストの特長:

各コスト要因を比較すると、温度補償が必要なためセンサ数が増え、光学センサのコストが大きくなることがはっきりとわかります。

ただし、処理する信号数が大きくなると、光学技術を使用するデータ収集システムは、信号当たりのコストはかなり安価になります。設置コストについても同じことが起こります。光学技術を選択すると、主にケーブルの総延長距離が短いためコストも大幅に削減されます。


コスト上の利点:光学式 vs 従来型

単純な構造の場合、光学技術に基づく構造健全性モニタリングシステムのコストは、従来システムの約95%になります。

1. センサ371%
2. DAQ60%
3. アクセサリ40%
4. システム設置 75%
合計

95%

まとめ:光学技術システムを検討する価値はありますか?

一見すると、光学技術は従来の技術よりも高価に見えます。

しかしシステムを構成するすべての要素と総所有コストを考慮した場合、これはセンサ数が多くなる中規模以上のシステムには当てはまりません。

また、光学技術は、極限的環境でセンサ数が少ない小規模システムによる計測を行うアプリケーションにも適しています。これは光学技術の特性により問題点が少なく、低コストの保護レベルしか必要としないような場合です。


光学技術に興味がありますか?サインアップ!

HBM光学技術に関する最新情報をお届けします。

ご希望内容

Cost-Effectiveness

ご利用には登録が必要です。


Questions? Contact us! HBMやHBMの製品について「もっと詳しく知りたい」、「わからないことがある」、「こんな製品を探している」などございましたら、お気軽に下記お問合せフォームでご連絡ください。
見積もり希望

こちらからお気軽に見積依頼

ご希望内容:


問い合わせる

こちらからお気軽に見積依頼

ご希望内容:


問い合わせる

Green check mark 柔軟な対応力

Green check mark 技術コンサルティング

Green check mark 速やかな対応