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Fiber Optic Sensing in Steel Casting

FBGS bietet eine komplette Temperaturlösung mit Temperaturfühlern (kundenspezifisch), robuster Verkabelung einschließlich vollständiger Anschlusstechnik, rackmontierbaren Messgeräten und der Integration von Auslesesoftware.

Autor*in
Bram Van Hoe
Director of Sales & Marketing
Bram received his PhD from Ghent University and joined FBGS in 2014 to develop new business opportunities in Europe. He was promoted to head of sales in 2017, leading all global opportunities. He has (co-)authored over 45 publications.

Über faseroptische Sensorik

Die zunehmende Vernetzung von Menschen, Geräten und Maschinen hat zu einem schnell wachsenden Bedarf an Sensorlösungen geführt, die es ermöglichen, eine Vielzahl von Parametern in einem breiten Anwendungsspektrum zu messen. Die Grenzen und Unzulänglichkeiten der traditionellen Sensortechnologien ebneten den Weg für das neue Feld der faseroptischen Sensorik. Glasfasern sind leichte, passive und unauffällige Abtastdrähte mit einer Dicke, die mit einem menschlichen Haar vergleichbar ist. Die Sensorfunktionen können auf die Bedürfnisse der Anwendung zugeschnitten werden, und die beispiellosen Multiplexfunktionen ermöglichen es, von traditionellen diskreten Messpunkten zu kontinuierlichen Messungen überzugehen, die Dehnungs- und Temperaturgradienten, Druck, multidirektionale Kraft, Krümmungs- und Forminformationen visualisieren. Die Technologie wird heute in verschiedenen Branchen eingesetzt, von der industriellen Verarbeitung über die strukturelle Gesundheitsüberwachung und Energie bis hin zur Luft- und Raumfahrt, Medizin und Sicherheit.

FBGS Sensing Technologie

Fiber Bragg Gratings (FBGs) werden durch seitliche Belichtung einer Glasfaser mit einem periodischen Muster aus intensivem Laserlicht hergestellt. Das erzeugte Muster wird in eine apermanente Brechungsindexänderung innerhalb der Faser übersetzt und bildet ein Gitter. Das resultierende FBG wirkt als wellenlängenselektiver Spiegel für eine bestimmte Wellenlänge (Braggwavelength).

Durch die Bestrahlung einer Faser mit mehreren FBGs mit breitbandigem Licht reflektiert jedes Gitter eine bestimmte Menge an Licht bei einer anderen Bragg-Wellenlänge, die bespektral erfasst werden kann. Wird die FBG-Faser durch Dehnungs- und Temperaturschwankungen manipuliert, wird eine Verschiebung der Bragg-Wellenlänge gemessen, mit der sich Dehnungs- und Temperaturwerte sehr genau berechnen lassen. Ausgehend von der Grundfunktionalität der Dehnungs- und Temperaturmessung können viele weitere Messgrößen wie Kraft, Druck, Form, Strömung, Beschleunigung, Gewicht und Verschiebung zusätzlich abgeleitet werden.

Temperatursensorik im Stahlguss

Es gibt eine weltweite Tendenz, das „Situationsbewusstsein“ von industriellen Prozessen zu erhöhen, was zu einer verbesserten Produktionseffizienz und reduzierten Ausfallzeiten führt. Diese Revolution von Industry 4.0 geht Hand in Hand mit dem Bedarf an integrierten Sensorik-Lösungen, fortschrittlicheren Prozesskontrollen sowie der Datenanalyse und -konnektivität verschiedener Prozesse.

Ein wichtiger Baustein für die Stahlgussindustrie, um von diesem Trend zu profitieren, ist die Temperaturüberwachung. Traditionelle Thermoelemente werden heute oft als diskrete Sensorelemente verwendet, die schwer zu installieren sind, verschleißanfällig und oft mit mangelnder Robustheit verbunden sind.

Faseroptische Sensoren bieten die Möglichkeit, Dutzende bis Hunderte von Messpunkten in einer einzigen optischen Leitung zu multiplizieren, ohne Kompromisse bei der Messgenauigkeit oder Zuverlässigkeit einzugehen. Kritische Gussabschnitte wie der Meniskusbereich können kontinuierlich überwacht werden, wobei dichte Reihen von Messpunkten die Visualisierung des Stahlflusses ermöglichen.

Die endlosen Multiplex-Möglichkeiten ermöglichen darüber hinaus weitergehende Funktionen wie Ausbruchserkennung, Prozessoptimierung und die Möglichkeit zur Verbesserung der Stahlqualität, die sich mit anderen thermodynamischen Messinformationen und Steuerungs- und Betätigungswerkzeugen des Stahlgießprozesses kombinieren lassen – zum Beispiel Stopper/Bremsmechanismen.

FBGS bietet eine Komplettlösung für die Temperaturmessung, einschließlich Temperatursensoren (kundenspezifisch anpassbar), robuster Verkabelung einschließlich vollständiger Anschlusstechnik, rackmontierbaren Messgeräten und Integration von Auslesesoftware. Die Integration in die weit verbreitete IBA-Messumgebung wurde kürzlich abgeschlossen und im Feld getestet.

Vorteile

Vorteile des Sensorsystems

  • Beispiellose Multiplex-Möglichkeiten, die zu einer vollständigen 2D-Temperaturverteilung führen
  • Bis zu 500 Messstellen mit einem System
  • Hochgenaue und zuverlässige schlüsselfertige Sensoriklösung
  • Einfache Installation mit reduziertem Verkabelungsaufwand und bewährter Technologie
  • Vollständig anpassbares Sensordesign
  • Wartungsfreier Betrieb

Das System ermöglicht

  • Verbessertes Prozessverständnis
  • Ausbrucherkennung
  • Aufklebererkennung
  • Risswarnung
  • Erkennung von Gießflussänderungen
  • Erkennung in allen Formplatten und Rohren

 

Über FBGS

FBGS ist ein in Deutschland / Belgien ansässiger Entwickler und Hersteller von hochfesten Faser-Bragg-Gittern (FBGs), Interrogatoren, Sensoren und kundenspezifischen faseroptischen Sensorlösungen. Deshalb hat FBGS zwei einzigartige und vollautomatische Produktionsprozesse für FBGs entwickelt, die zu sehr hochwertigen und kostengünstigen Sensorkomponenten mit einzigartigen optischen und mechanischen Eigenschaften führen. Die Produkte von FBGS eignen sich sowohl für Standard- als auch für maßgeschneiderte Anwendungen in Branchen wie: Medizin, Verbundstoffe, Transport, Prozess, Zivil- und Geotechnik, Telekommunikation und Forschung und Entwicklung. FBGS liefert „Zugturm-Gitterroste“ – DTG® und „FemtoSecond Gitterroste“ – FSG® als OEM-Komponente und unsere Produkte finden sich heute in vielen Anwendungen und Produkten, die von unseren Kunden weltweit entwickelt wurden.

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