Faseroptische Messtechnik von NI

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1 Faseroptische Messtechnik von NI Nicht leitend Elektrisch passiv Störsicher ni.com/opticalsensing

2 Wie werden Messungen mit faseroptischen Sensoren durchgeführt? Grundsätzlich reagiert ein faseroptischer Sensor auf Änderungen der Umgebungsparameter durch Modulation einer oder mehrerer Eigenschaften einer sich in der Faser ausbreitenden Lichtwelle. Beeinflusst werden zum Beispiel die Eigenschaften Intensität, Phase, Polarisation und Frequenz der Lichtwelle. Einer der am häufigsten eingesetzten faseroptischen Sensoren basiert auf Faser-Bragg-Gittern (FBGs), die eine bestimmte Wellenlänge des Spektrums reflektieren, die durch Temperatur- und/oder Dehnungsabweichungen verändert wird. Glasfaser Breitbandiges Licht Faserkern λ Bragg-Wellenlänge Reflektierte λ Bragg-Wellenlänge Faser-Bragg-Gitter Vorteile der optischen FBG-Sensormessung: Nicht leitend, elektrisch passiv und nicht anfällig für elektromagnetische Störungen Präzise Messungen über lange Entfernungen (bis zu 10 km) Dutzende Sensoren an einer einzigen Glasfaser in Reihenschaltung Keine externe Kalibrierung notwendig (integrierte NISTkonforme Kalibrierung) Langsameres Ermüden und schnelleres Reaktionsvermögen als elektrische Sensoren Einfachere Verkabelung und geringeres Gewicht

3 Optischer Sensor-Interrogator für PXI Express Der optische Sensor-Interrogator für NI PXI Express bietet vier optische Kanäle, die mit 10 Hz zur Messung von Dehnungs- und Temperatursensoren mit Faser-Bragg-Gittern simultan abgetastet werden. Mit jedem dieser Kanäle können bis zu 20 FBG-Sensoren gescannt werden. Das entspricht je nach Sensorreichweite über 80 FBG-Sensoren. Mehrere Sensoren pro Glasfaser Reihenschaltung von mehr als 20 Sensoren pro Glasfaser zu über 80 Sensoren pro Modul Leistungsstarker, rauscharmer Laser Größere Entfernung zum Sensor, mehrere Sensoren pro Glasfaser, höhere Präzision NI-OSI Explorer und NI-OSI-LabVIEW-API Automatische Sensorerkennung und einfache -konfiguration mit benutzerfreundlicher LabVIEW-Schnittstelle Modularer PXI-Formfaktor Integration mit einer Vielzahl an Controllern und Chassis sowie mit mehr als 1500 PXI-Modulen NIST-konforme Kalibrierung Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Stabilität der Wellenlänge von 1 pm keine externe Kalibrierung erforderlich Einfache Konfiguration und Bedienbarkeit Der NI-OSI Explorer bietet automatische Sensorerkennung und einfache -konfiguration für die Umrechnung in physikalischen Einheiten. Die Konfiguration kann daraufhin gespeichert und mit der NI-OSI-API genutzt werden, um die gängigsten optischen Messfunktionen und die Integration in die Software NI LabVIEW für die Datenanalyse, -anzeige und -protokollierung zu ermöglichen.

4 Viele Sensoren Für jeden Messtyp stehen optische FBG-Sensoren zur Verfügung von gängigen Dehnungsmessstreifen bis hin zu benutzerdefinierten Druckwandlern für Öl- und Gasanwendungen. Die Sensoren werden mit einer ähnlichen Methode installiert und eingesetzt wie elektrische Sensoren. FBG- Sensoren können mit einem geringeren Aufwand für Verkabelung, Isolierung, Rauschen und Abschirmung befestigt, verschweißt und eingebaut werden. Außerdem sind eine Vielzahl an Kabeloptionen von einfachen, kostengünstigen Kabeln bis hin zu Tiefseekabeln erhältlich, damit auch extreme Anforderungen erfüllt werden können. NI empfiehlt die nachfolgenden Sensorhersteller. Micron Optics ist ein führender Anbieter von FBG-Sensoren mit Mantelmaterial aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen, frei liegenden Sensoren, mit Epoxid, Kleber oder Schweißnähten befestigten Sensoren, integrierbaren Sensoren und Temperatursensoren, die einfach, schnell und mehrfach befestigt werden können. Micron Optics hat seinen Sitz in Georgia (USA). FiberSensing bietet ein komplettes Produktportfolio an FBG-Sensoren für die Messung von Dehnung, Temperatur, Neigung und Beschleunigung. Diese können eingebaut, geklebt, punktgeschweißt oder sogar in Beton eingegossen werden. FiberSensing hat seinen Sitz in Porto (Portugal). FOS&S entwickelt maßgeschneiderte Sensorlösungen für die Luft- und Raumfahrt, die Öl- und Gasindustrie, das Baugewerbe und den Bergbau. Außerdem bietet FOS&S neben gängigen FBG-Sensoren auch sogenannte Draw Tower Gratings (DTGs), mit denen während des Ziehens der Glasfaser Faser-Bragg-Gitter eingeschrieben werden. FOS&S hat seinen Sitz in Geel (Belgien). Aither Engineering ist auf das benutzerdefinierte Design, die Entwicklung und den Test von FBG-Sensoren spezialisiert, die in anspruchsvollen und rauen Umgebungen eingesetzt werden, z. B. Hochtemperatur-Bohrlöcher, Magnetresonanztomografie (MRT), Drehflügler- Übertragungssysteme und Verbundwerkstoffe. Aither hat seinen Sitz in Maryland (USA). Der optische Sensor-Interrogator von NI verbindet Messsysteme mit faseroptischen Sensoren mit elektrischen Messsystemen, die bisher voneinander getrennt waren. Die Sensoren können nun miteinander eingesetzt werden, indem einfach ein leistungsstarkes modulares System verwendet wird, um eine Vielzahl an Strukturüberwachungsanwendungen durchzuführen. Professor Alfredo Cigada, Politecnico di Milano

5 Viele Einsatzgebiete Die optische Sensormessung eignet sich bestens für Anwendungen, in denen herkömmliche elektrische Sensoren wie Folien-Dehnungsmessstreifen, Thermoelemente und Schwingsaitensensoren aufgrund von schwierigen Umweltbedingungen oder großen Entfernungen nicht eingesetzt werden können. Sowohl große bzw. schwere als auch kleine bzw. leichte Strukturen können von den Vorteilen der verteilten Architektur einzelner Glasfasern profitieren und deren Installation vereinfachen sowie Gewicht reduzieren. Die nicht leitenden und nicht korrosiven Eigenschaften der Glasfaser können für Außen- und Industrieanwendungen eingesetzt werden, bei denen giftige Gase sowie Hochspannungen auftreten. Da Glasfasern nicht anfällig gegenüber Rauschen durch elektromagnetische Störung sind, sind kostenintensive und schwierige Signalkonditionierungen für Messungen in der Nähe rauschintensiver Signalquellen wie Energiewandlern nicht erforderlich. Energie Aus der Überwachung von Anlagen, die elektrischen Strom erzeugen, verteilen und umwandeln, ergeben sich viele Herausforderungen, die sich mithilfe optischer FBG-Sensormessungen lösen lassen. Ob nun eine Windkraftanlage Messtechnik mit geringem Gewicht oder eine Turbine ein System benötigt, das nicht anfällig gegenüber elektromagnetischen Störungen ist optische Sensormessungen bieten herausragende Möglichkeiten, um für diese anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden zu können. Transportwesen Um die Sicherheit von Passagieren und den korrekten Betrieb von Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Schiffen usw. gewährleisten zu können, sind vermehrt Überwachungssysteme nötig. Optische FBG-Sensoren ermöglichen verteilte Sensormessungen, die nicht anfällig gegenüber hohen Spannungen und Rauschen durch elektromagnetische Störungen sind. Sensormesssysteme können dank der Langlebigkeit und des geringen externen Kalibrieraufwands von optischen FBG-Sensoren jahrzehntelang eingesetzt werden, was besonders wichtig bei der Überwachung von Schienenfahrzeugen und Schiffen ist. Geotechnik, Hoch- und Tiefbau Systeme zur Überwachung von Strukturdaten müssen oft schwierigen Umweltbedingungen standhalten. Hängebrücken können mehrere Kilometer lang sein und rauen, salzhaltigen Umgebungen und sogar gelegentlich Blitzschlag ausgesetzt sein. Mit einem optischen Sensormesssystem werden alle diese schwierigen Anforderungen erfüllt.

6 Weltweiter Service und Support bei NI Professionelle Serviceleistungen Das professionelle Serviceteam von NI besteht aus NI-Ingenieuren und Alliance Partnern und unterstützt Anwender bei der Prototypenerstellung, bei Machbarkeitsstudien sowie bei der Beratung und Systemintegration. Weitere Informationen sind unter ni.com/services/d verfügbar. Softwarewartung und technischer Support Unter ni.com/ssp erfahren Sie, wie Sie als Mitglied des National Instruments Standard Service Program (SSP) kostenlose Software-Upgrades und Wartungsversionen, Direktversand- und Telefonsupport von NI-Applikationsingenieuren sowie Zugriff auf exklusive Online-Schulungen erhalten. Hardwareservices NI maximiert Ihre Investitionen in präzise Hardware und bietet Produktkalibrierung, Reparaturen, Hardware-Upgrades und erweiterte Garantieleistungen. Weitere Informationen stehen unter ni.com/services/d bereit. Schulungen und Zertifizierungen Das NI-Trainings- und -Zertifizierungsprogramm ist die schnellste und effektivste Methode, um Fertigkeiten und Produktivität bei der Systementwicklung mit NI-Hard- und -Software zu erhöhen. Weitere Informationen finden Sie unter ni.com/training/d. Volumenlizenzen Das Volumenlizenzprogramm (Volume License Program) für Organisationen ab fünf Lizenzen desselben Softwareprogramms umfasst Dienstleistungen wie beispielsweise eine zentralisierte Lizenzverwaltung, flexible Bestellmöglichkeiten nach Budget, anwenderspezifische Vor-Ort-Schulungen und mehr. Nähere Informationen erhalten Sie unter ni.com/vlp. Technischer Support NI bietet hochwertige technische Ressourcen weltweit. Unter ni.com/support/d und ni.com/zone finden Sie umfangreiches technisches Informationsmaterial, darunter: Anwendungstipps und Kundenlösungen Beispielprogramme und Antworten auf häufig gestellte Fragen Assistenten zur Problembehebung (Troubleshooting Wizards), Anwenderforen und Entwicklergemeinden SSP-Abonnenten und Inhabern von Volumenlizenzen stehen qualifizierte NI-Mitarbeiter auch direkt über oder Telefon für den technischen Support zur Verfügung. National Instruments Germany GmbH Ganghoferstraße 70 b n München n Tel.: n Fax: n info.germany@ni.com n ni.com/germany National Instruments Ges.m.b.H. Plainbachstr. 12 n 5101 Salzburg-Bergheim n Tel.: n Fax: n ni.austria@ni.com n ni.com/austria National Instruments Switzerland Corporation Austin, Zweigniederlassung Ennetbaden Sonnenbergstr. 53 n 5408 Ennetbaden n Tel: n Fax: n ni.com/switzerland n ni.switzerland@ni.com National Instruments n ni.com n Ganghoferstraße 70 b n München n Tel.: n Fax: n Sitz der Gesellschaft: München n Handelsregister: Amtsgericht, München HRB USt-IdNR.: DE n WEEE-Reg.-Nr.: DE n Geschäftsführer: Michael Dams, Pete Zogas n Dresdner Bank München Konto BLZ National Instruments Ges.m.b.H. n ni.austria@ni.com n ni.com n Plainbachstr. 12 n 5101 Salzburg-Bergheim n Tel.: n Fax: n Sitz der Gesellschaft: Bergheim FN 34180s Firmenbuchgericht: Landesgericht Salzburg n UID ATU n WEEE-Reg. Nr. ERA# n DVR n Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Günther Stefan n Hypo Bank Bergheim (BLZ 55000) Konto National Instruments Switzerland Corporation n Austin, Zweigniederlassung Ennetbaden n ni.switzerland@ni.com n ni.com n Sonnenbergstr 53 n CH-5408 Ennetbaden n Tel.: n Fax: Handelsregister des Kantons Aargau n Geschäftsführer: Christian Moser/Michael Dams n UBS Kontokorrent CHF n Konto-Nr n IBAN CH n BIC UBSWCHZH80A 2011 National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. LabVIEW, National Instruments, National Instruments Alliance Partner, NI und ni.com sind Marken von National Instruments. Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen. Die National Instruments Alliance Partner sind unabhängige Unternehmen und stehen in keinem Agentur-, Kooperations- oder Joint-Venture-Verhältnis zu NI. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten A