اصل اساسی دماسنجی با استفاده از مواد فلورسنت

تقریباً همه مواد تحت شرایط مناسب فلورسانس را نشان می دهند. فلورسانس را می توان به طور خلاصه به عنوان انتشار نور هنگامی که یک ماده در معرض تابش الکترومغناطیسی قرار می گیرد تعریف کرد.. به دنبال تحریک اولیه, این انتشار می تواند برای مدتی باقی بماند. این بازه زمانی محصول فعل و انفعالات متعددی است که در سطح اتمی و مقدار انرژی جذب شده انجام می شود.. هم شدت تحریک و هم شدت انتشار در طول زمان تغییرات نمایی را نشان می دهند. این رفتار وابسته به زمان دوگانه یک ویژگی منحصر به فرد است که می تواند برای نشان دادن وضعیت مولکول های مواد فلورسنت استفاده شود..

دانشمندان انواع مختلفی از مواد فلورسنت را کشف کرده اند که می توان آنها را با عناصر خاصی دوپ کرد تا رفتار آنها به شدت به ویژگی های فیزیکی خاصی وابسته شود., که برای کاربردهای سنجش اهمیت عملی دارند. به عنوان مثال, مشخص شد که خواص فلورسنت ماتریس های کریستالی خاص را می توان برای اندازه گیری دما مورد استفاده قرار داد, فشار, رطوبت, اکسیژن, و دی اکسید کربن. تمام این خواص فیزیکی را می توان با تعیین دقیق ثابت های زمانی نمایی مواد فلورسنت منحصر به فرد اندازه گیری کرد.. مجموعه ای از سنسورهای دمای فیبر نوری مقرون به صرفه توسعه یافته اند که از این اصول استفاده می کنند. مزیت قابل توجه سنسورهای فیبر نوری نسبت به فناوری های حسگر رقیب، مصونیت ذاتی آنها در برابر نویز و تداخل الکترومغناطیسی است., زیرا آنها هادی فلزی ندارند که به عنوان آنتن انتقال جریان و ولتاژ عمل می کنند. این امر حسگرهای فیبر نوری فلورسنت را به ویژه برای کاربرد در انتقال برق با ولتاژ بالا مناسب می کند., مایکروویو, و محیط های پلاسما. علاوه بر این, فن آوری دماسنج فیبر نوری امکان استفاده از الیاف پلاستیکی پلیمری هسته بزرگ ارزان قیمت را در کاربردهای زیر 150 درجه سانتی گراد فراهم می کند.. این الیاف پلاستیکی بسیار مقاوم و بادوام هستند, و به طور گسترده در خودرو استفاده می شود, صنعتی, و بخش های مخابراتی.

راه حل های سنسور دمای فیبر نوری

سنسورهای دمای فیبر نوری شامل یک یا چند پروب فیبر نوری متصل به دستگاه های الکترونیکی معروف به فرستنده دما هستند. (تهویه کننده سیگنال نیز نامیده می شود). سنسورهای دمای فیبر نوری چند کاناله برای کاربردهایی مانند انتقال و توزیع برق توسعه یافته اند. متفاوت از فرستنده های دمای فیبر نوری قبلی, که دستگاه های آزمایشگاهی حجیم و گران قیمت بودند, تهویه کننده های سیگنال فیبر نوری از نظر ظاهر و نصب شبیه ترموکوپل ها یا RTD هستند (ردیاب دمای مقاومتی) فرستنده ها. آنها بر روی ریل DIN نصب شده اند و دارای خروجی های استاندارد آنالوگ 4-20 میلی آمپر هستند, و همچنین باس سریال صنعتی RS-485 MODBUS برای ارتباط دستگاه زنجیره ای دیزی. پروب های نوری سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسنت نیز ظاهر و احساسی مشابه با ترموکوپل ها و RTD های استاندارد دارند.. هزینه سنسورهای دمای فیبر نوری با RTD های تجاری و ترکیبات فرستنده قابل مقایسه است.

دقت و پایداری حسگرهای فیبر نوری از ترموکوپل های سنتی پیشی گرفته و می توانند به PRT نزدیک شوند. (دماسنج های مقاومتی پلاتینیوم) در برنامه های کالیبراسیون. محلول هایی با پایداری طولانی مدت ±1 درجه سانتیگراد در دسترس هستند, و همچنین محصولات با دقت مطلق ± 0.1 درجه سانتیگراد.

مانیتورینگ دمای نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور

سنسورهای دمای فیبر نوری, کاملا تحت تاثیر EMI/RFI و محیط های ولتاژ بالا قرار ندارد, انتخاب ایده آل برای نظارت بر نقاط داغ سیم پیچ ترانسفورماتور هستند. دقیق, زمان واقعی, راه حل های هوشمند نظارت بر دمای شبکه برای تجهیزات برق و توزیع توسعه داده شده است.

سنسورهای دمای فیبر نوری ثابت کرده اند که یک راه حل عالی برای اندازه گیری دمای ترانسفورماتور نوع خشک با ولتاژ بالا هستند و اکنون به عنوان روش ترجیحی برای نظارت بر ترانسفورماتور در نظر گرفته می شوند.. مزایایی که سنسورهای فیبر نوری برای انتقال و توزیع به ارمغان می آورند (تی&D) شرکت ها از نظر اقتصادی قابل توجه هستند. با نظارت بر دمای هر نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور, شرکت های برق می توانند ترانسفورماتورهای نوع خشک را در حداکثر ظرفیت بدون کشش در شرایط اضافه بار که می تواند به طور قابل توجهی طول عمر ترانسفورماتور را کاهش دهد، کار کند.. این کارایی در توان انتقال و طول عمر می تواند سالانه در بودجه قابل توجهی صرفه جویی کند, ایجاد قابلیت دمای سیم پیچ مستقیم به یک ضرورت.

فناوری سنجش دما فیبر نوری مقرون به صرفه، نظارت بر دمای ترانسفورماتور شبکه هوشمند را قانع‌کننده‌تر می‌کند.. پروب های درجه حرارت فیبر نوری با مواد دی الکتریک بالا طراحی شده اند, مانند PTFE و الیاف کوارتز با پوشش پلی آمید, بنابراین آنها می توانند غوطه ور شدن طولانی مدت در روغن ترانسفورماتور و دفع نفت سفید را در طول فرآیند تولید تحمل کنند.. سنسورهای فیبر نوری با استفاده از فرستنده های دمای نوری ویژه سیگنال ها را به پروب هایی که مستقیماً در نقاط داغ سیم پیچ ترانسفورماتور نصب شده اند منتقل می کنند.. فرستنده دمای فیبر نوری در یک کابین کنترل خارجی نصب شده است, و خروجی دما به نرم افزار پایش بلادرنگ وارد می شود. با نصب سنسورهای دمای نوری, اپراتورها می توانند بار را در زمان واقعی نظارت کنند,

مانیتورینگ دمای کلید

سنسورهای دمای فیبر نوری مقرون به صرفه، پیوسته را ارائه می دهند, نظارت بر زمان واقعی دمای تابلو برق در نقاط تماس بحرانی, امکان تشخیص سریع اضافه بارها و خطاها را فراهم می کند. فرستنده های دما خروجی آنالوگ و ارتباط RS-485 Modbus را ارائه می دهند, که می تواند به راحتی با PLC های موجود ادغام شود (کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی) و استاد نرم افزار مانیتورینگ. سنسورهای دمای نوری سال ها حس دقیق را ارائه می دهند, تضمین عملکرد ایمن و کارآمد تابلو برق.

سازندگان تابلو برق در سراسر جهان از حسگرهای فیبر نوری برای نظارت بر دمای شبکه هوشمند رسانه های حیاتی و تجهیزات کلید ولتاژ بالا استفاده می کنند.. این سنسورها اطلاعات دمایی را در زمان واقعی ارائه می دهند, به اپراتورها اجازه می دهد تا بازده بار را به حداکثر برسانند و تنش های حرارتی را متعادل کنند که می تواند منجر به خرابی های فاجعه بار شود.. با گذشت زمان, نقاط تماس تابلو برق, شینه ها, و نقاط اتصال بحرانی به آهستگی نقاط داغ ایجاد می کنند, منجر به افزایش مقاومت می شود. اگر علامت زده نشود, حتی یک افزایش کوچک در مقاومت می تواند به سرعت کنترل نشده شود, زیرا مقاومت بالاتر هادی های داغ تری تولید می کند, که به نوبه خود مقاومت بالاتری ایجاد می کنند. بنابراین, تی&شرکت های D اغلب نیاز به نظارت مداوم دمای تابلو برق را برای بهینه سازی برنامه های تعمیر و نگهداری و افزایش عمر تجهیزات مشخص می کنند.

اما, یکی از چالش ها یافتن فناوری مقرون به صرفه برای کاربردهای سنجش ولتاژ بالا است. RF های مختلف (فرکانس رادیویی) بی سیم و IR (مادون قرمز) دماسنج استفاده شده است, اما هر کدام کاستی هایی دارند. سنسورهای فرستنده/گیرنده RF از نویز و تداخل ذاتی موجود در محیط‌های ولتاژ بالا رنج می‌برند و ممکن است سیگنال‌ها یا افزایش دمای نمایشگر را در حین کار سوئیچ از دست بدهند., که می تواند به هشدارهای کاذب منجر شود. Moreover, زیرا این سنسورها از قطعات الکترونیکی استفاده می کنند, محدوده دمایی آنها معمولاً برای استفاده طولانی مدت به زیر 120 درجه سانتیگراد محدود می شود. سنسورهای دمای مادون قرمز از راه دور مشابه هستند, زیرا نیاز به محافظ سیم و نقاط نصب ویژه دارند, و هم ترازی مکانی دقیق با سطح جسم مورد سنجش. دماسنج های مادون قرمز برای گزارش تغییرات دما به دلیل تجمع گرد و غبار و تغییرات انتشار ناشی از خوردگی جزئی سطح شناخته شده اند., به ویژه در سطوح فلزی روشن مانند شینه های مسی. دمای گزارش شده می تواند توسط انرژی مادون قرمز منعکس شده از اجسام اطراف تحریف شود, و تغییرات ناگهانی دمای محیط نیز می تواند باعث خطای اندازه گیری شود.

سنسورهای دمای فیبر نوری با هیچ یک از چالش های فنی مرتبط با دماسنج های بی سیم و مادون قرمز مواجه نیستند.. سنسورهای فیبر نوری می توانند مستقیماً به نقاط مهم نظارت بر تابلو هدایت شوند. سنسورهای دمای نوری به طور صلب به نقاط داغ متصل هستند و کاملاً تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی و انفجارهای نویز ناشی از کلیدهای ولتاژ بالا قرار نمی گیرند.. سنسورهای فیبر نوری قوی و بادوام هستند, می توان در طول های مختلف تولید کرد, و مانند ترموکوپل های سنتی کار کنید. از همه مهمتر, هر فرستنده سنسور دمای نوری می تواند سه فاز را نظارت کند, ارائه خروجی آنالوگ و ارتباط دیجیتال RS-485 Modbus RTU. پروب های دمای فیبر نوری برای نظارت بر دمای تابلو برق شبکه هوشمند بسیار مناسب هستند.

مانیتورینگ دمای سیم پیچ ژنراتور

در حال حاضر, نظارت بر دمای فیبر نوری آنلاین برای تجهیزات ژنراتور ولتاژ پایین و ولتاژ بالا رایج است. سنسورهای فیبر نوری راه حلی مقرون به صرفه و کارآمد برای نظارت بر دما در زمان واقعی ارائه می دهند, به تجهیزات اجازه می دهد تا با عملکرد مطلوب کار کنند و طول عمر خود را افزایش دهند.

سنسورهای دمای فیبر نوری در حال حاضر معمولاً در تجهیزات موتور و ژنراتور بزرگ نصب می‌شوند تا نظارت در زمان واقعی و حفاظت حرارتی سیم‌پیچ‌ها و یاتاقان‌های حیاتی استاتور را فراهم کنند.. دمای کارکرد ایمن سیم‌پیچ‌های ماشین دوار با مقدار گرمایی که ماده عایق می‌تواند قبل از تخریب نهایی تحمل کند محدود می‌شود.. این دما و سرعت تخریب با دسته های مختلف مواد عایق متفاوت است. تخریب عایق در یک دمای معین تقریباً متناسب با مدت زمانی است که دما از یک آستانه بحرانی فراتر می رود.. تا همین اواخر, RTS (آشکارسازهای دمای مقاومتی) معمولاً در سیم پیچ ها تعبیه می شدند تا نظارت مستمر را فراهم کنند, اگرچه نادرستی ناشی از تداخل EMI/RFI وجود داشت. در حال حاضر, سنسورهای دمای فیبر نوری اقتصادی را می توان در جایی نصب کرد که ولتاژ بالا و میدان های الکترومغناطیسی متناوب مشکلاتی را برای سنسورهای سیم پیچ سنتی RTD ایجاد کند.. سنسورهای فیبر نوری را می‌توان بین سیم‌پیچ‌های موتورها و ژنراتورها برای اندازه‌گیری مداوم دما برای محافظت از عایق و گسترش برنامه‌های نگهداری قرار داد.. با نصب سنسورهای دمای نوری, اپراتورها می توانند بار را در زمان واقعی نظارت کنند و بهره وری انرژی و اقتصادی را به حداکثر برسانند. بهره وری بهتر انرژی برای مشاغل سودمند و برای محیط زیست مفید است.

مانیتورینگ دمای MRI

کاربردهای مختلف علوم زیستی و نظارت بر بیمار به سنجش دمای فیبر نوری با دقت بالا نیاز دارند. پروب های دمای فیبر نوری تک کاناله و چند کاناله برای MRI ارائه شده است (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی), NMR (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی هسته ای), و RF (فرکانس رادیویی) محیط ها, از جمله پروب های دمایی یکبار مصرف کم هزینه با پاسخ سریع و دقت عالی.

کاربردهای مختلف علوم زیستی به حسگرهای دمای فیبر نوری برای سنجش با دقت بالا در محیط هایی که برای دماسنج های استاندارد و RTD نامطلوب هستند متکی هستند. (آشکارسازهای دمای مقاومتی). یکی از کاربردهای سنسورهای فیبر نوری در MRI است, NUMBER, و محیط های MRT برای نظارت بر بیمار, که در آن میدان های مغناطیسی بسیار بالا با RF پالسی ترکیب شده است (فرکانس رادیویی) انرژی استفاده از حسگرهای فلزی را ممنوع می کند. حسگرهای فیبر نوری OSENSA از مواد غیرفلزی ساخته شده اند و برای نظارت بر دمای بدن بیمار بسیار مناسب هستند تا اطمینان حاصل شود که میزان جذب خاص بافت از سطوح مخرب تجاوز نمی کند.. سنسورهای دمای فیبر نوری همچنین می توانند برای نظارت بر دمای پایین خنک کننده آهنرباهای ابررسانا استفاده شوند.

انواع سنسورهای دمای فیبر نوری با دقت بالا در اندازه ها و مواد مختلف موجود است, بسیار مناسب برای MRI و CT (توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس) مطالعات. پروب های فیبر نوری از مواد شفاف اشعه ایکس و اتصال دهنده های غیر مغناطیسی ساخته شده اند, سازگاری کامل با اتاق های اسکن MRI و CT. به علاوه, پاسخ سریع, پروب های فیبر نوری با قطر بسیار کوچک در دسترس هستند, طراحی شده تا نیازهای بسیاری از برنامه های کاربردی را برآورده کند.

کنترل دما و فرآیند چاک نیمه هادی

سنسورهای دمای فیبر نوری با دقت بالا برای برآوردن نیازهای سختگیرانه برنامه های کاربردی کنترل فرآیند نیمه هادی مهندسی شده اند.. راه حل های سفارشی OEM که پاسخ سریع را برای کاربردهای اچ دی الکتریک و هادی ارائه می دهند، هم برای سنجش دمای نوری تماسی و هم غیر تماسی ارائه می شوند.. حسگرهای فیبر نوری در چندین ناحیه از چاک های الکترواستاتیک تعبیه شده اند تا حداکثر کنترل و یکنواختی حرارتی را ارائه دهند..

بسیاری از برنامه‌های کاربردی پردازش ویفر نیمه‌رسانا به آن تکیه دارند دمای فیبر نوری سنسورهایی برای کنترل دقیق فرآیند در RF بالا (فرکانس رادیویی) و محیط های پلاسما. در برنامه های کاربردی پردازش معمولی, ویفرهای سیلیکونی بر روی یک چاک الکترواستاتیک قرار می گیرند که به سرعت در محیط پلاسما گرم و سرد می شود.. سنسورهای دمای فیبر نوری در پایه چاک الکترواستاتیک تعبیه شده است, ارائه پاسخ دقیق و سریع برای کنترل دقیق فرآیند. هر چاک الکترواستاتیک به چند ناحیه تقسیم می شود, نیاز به چندین سنسور دمای فیبر نوری برای به حداکثر رساندن یکنواختی دما در سطح ویفر. کاربردهای نیمه هادی که معمولاً از این نوع تنظیم استفاده می کنند، فرآیندهای اچ دی الکتریک و هادی هستند..

برای افزایش رسوب شیمیایی بخار پلاسما (EPCVD) فرآیندها, راکتورهای سر دوش برای پراکنده کردن گازهای واکنش در سراسر محفظه پردازش در حالی که از توان RF قوی استفاده می شود استفاده می شود.. در این اپلیکیشن ها, سنسورهای دمای فیبر نوری برای کنترل دمای سر دوش و نظارت بر دمای دیواره جانبی برای به حداقل رساندن رسوب روی سطوح اتاق استفاده می شود.. سنسورهای دمای فیبر نوری برای پشتیبانی از فرآیندهای مختلف نیمه هادی پیشرفته توسعه یافته اند. سنسورها دارای ساختار هندسی غیر تماسی هستند, با مواد حسگر تعبیه شده در پایه چاک الکترواستاتیک, در حالی که فیبر نوری از راه دور قرار گرفته است. این روش زمان پاسخ را به حداکثر می رساند و تلفات هدایت ساقه را حذف می کند. همچنین تعویض و نوسازی کلت های الکترونیکی را ساده می کند.

مایکروویو و کنترل گرمایش القایی

سنسورهای دمای فیبر نوری چند کاناله راه حلی مقرون به صرفه و مناسب برای نظارت بر دما در فرآیندهای مایکروویو صنعتی ارائه می کنند., از جمله شیمی به کمک مایکروویو, استریلیزاسیون مایکروویو, و پخت مایکروویو. کاوشگرهای دمای نوری برای محیط های مایکروویو از موادی ساخته شده اند که حداکثر سازگاری شیمیایی و بیولوژیکی را ارائه می دهند., یا از فولاد ضد زنگ مقاوم و سرامیک های با دمای بالا.

حسگرهای دمای فیبر نوری ذاتاً در برابر تشعشعات مایکروویو و میدان های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا مصون هستند.. محیط های مایکروویو با استفاده از سنسورهای دمای فیبر نوری شامل اجاق های مایکروویو صنعتی برای پردازش و خشک کردن مواد غذایی است., کوره های مایکروویو برای ذوب شیشه, و برای خشک کردن کاغذ, منسوجات, یا چوب. کاربردهای دیگر شامل پخت سرامیک و ابزار دندانپزشکی در مایکروویو است, استریلیزاسیون مایکروویو, و کنترل آفات مایکروویو.

پروب های دمای فیبر نوری توسعه یافته را می توان برای انواع کاربردهای مایکروویو صنعتی و کوره ها سفارشی کرد.. این فناوری همچنین امکان اندازه گیری دمای نوری بدون تماس با برد کوتاه را فراهم می کند و می تواند دماهای بیش از آستانه های بسیار بالا را اندازه گیری کند..

بخاری ها و کوره های القایی از میدان های الکترومغناطیسی متناوب پرقدرت برای گرم کردن سریع اجسام رسانا استفاده می کنند.. به عنوان مثال استفاده از گرمایش القایی بشکه و درون قالب برای تجهیزات قالب گیری تزریقی است. این بخاری ها در فرکانس های مختلف کار می کنند 5 تا 100 کیلوهرتز و می تواند برق مصرف کند 10 تا 40 کیلو وات. سنسورهای درجه حرارت فیبر نوری صنعتی به دلیل استحکام در برابر انرژی الکترومغناطیسی قوی برای این کاربردها مناسب هستند., قابلیت اطمینان بالا, و زمان واکنش سریع. فرستنده دما چند کاناله (تهویه کننده های سیگنال) با خروجی های آنالوگ 4-20 میلی آمپر را می توان به راحتی در تجهیزات کنترل فرآیند قالب گیری تزریق ادغام کرد..

تحقیق و آموزش حسگرهای دمای فیبر نوری

فعالیت‌های تحقیق و توسعه که به محلول‌های دقیق سنجش دمای فیبر نوری نیاز دارند. نرم افزار و پروب های فیبر نوری را می توان برای کاربردهای مختلف آزمایشگاهی و آزمایشی سفارشی و کالیبره کرد. سنسورهای دمای فیبر نوری اغلب برای کاربردهای تحقیقاتی انتخاب می شوند، زیرا در برابر میدان های الکترومغناطیسی قوی مصون هستند., هسته ای, و تابش اشعه ایکس. به دلیل انعطاف پذیری و سهولت استفاده, سنسورهای فیبر نوری انتخاب ایده آلی برای کاربردهای تحقیقاتی هستند. برای شروع نظارت نوری دما، به سادگی نرم افزار را نصب کرده و کابل USB را وصل کنید. مهندسان پشتیبانی برنامه کمک دوستانه ای ارائه خواهند کرد, و برای برنامه های کاربردی تر, خدمات مشاوره مهندسی قابل ارائه می باشد.

سنسورهای دمای فیبر نوری نیز برای کارهای آزمایشگاهی دانش آموزان بسیار مناسب هستند و فعالیت های آموزشی منحصر به فردی را برای معلمان فیزیک ارائه می دهند., شیمی, زیست شناسی, الکترونیک, و ابزار دقیق. نرم افزار پیشرفته ثبت و کالیبراسیون دما را با هزینه کم تسهیل می کند.

سنسور دمای فیبر نوری, سیستم مانیتورینگ هوشمند, تولید کننده فیبر نوری توزیع شده در چین