سنسورهای دمای فیبر نوری INNO ,سیستم های مانیتورینگ دما.
- سنسور دمای فیبر نوری دستگاهی است که دما را با استفاده از سیگنال های نوری ارسال شده از طریق فیبرهای نوری به جای سیگنال های الکتریکی از طریق سیم های فلزی اندازه گیری می کند.. زیرا عنصر حسگر و محیط انتقال کاملاً غیر فلزی و نارسانا هستند, سنسورهای دمای فیبر نوری ایمنی ذاتی را در برابر تداخل الکترومغناطیسی ارائه می دهند (EMI), عایق گالوانیکی کامل, و عملیات ایمن در مواد منفجره, ولتاژ بالا, و محیط های پرتابش - قابلیت هایی که برای هر سنسور دمای الکتریکی معمولی غیرممکن است.
- وجود دارد چهار نوع اصلی سنسور دمای فیبر نوری: فروپاشی فلورسانس (دماسنج فسفر), سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS بر اساس پراکندگی رامان), گریتینگ فیبر براگ (FBG), و گالیوم آرسنید (GaAs) نیمه هادی. هر کدام از مکانیسم های فیزیکی متفاوتی برای تبدیل دما به سیگنال نوری استفاده می کنند, و هر کدام نیازهای کاربردی متفاوتی را از نظر محدوده اندازه گیری برآورده می کنند, دقت, پوشش فضایی, و هزینه سیستم.
- در میان هر چهار فناوری, سنسور دمای فیبر نوری مبتنی بر فلورسانس گسترده ترین است, بالغ تجاری, و راه حل همه کاره اندازه گیری نقطه. بهترین ترکیب دقت را ارائه می دهد (± 0.1 درجه سانتی گراد تا 0.5 ± درجه سانتی گراد), محدوده دما (-200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد), ثبات طولانی مدت, سرعت پاسخگویی, و مقرون به صرفه بودن برای اکثر صنایع, قدرت, و برنامه های کاربردی نظارت بر دمای پزشکی.
- سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS) از پراکندگی برگشتی رامان در تمام طول یک فیبر نوری معمولی برای اندازه گیری دما در هزاران نقطه به طور همزمان در فواصل تا 50 کیلومتر - آن را به تنها فناوری با قابلیت پیوسته واقعی تبدیل می کند, پروفایل دمایی حل شده در فواصل طولانی.
- گریتینگ فیبر براگ (FBG) و سنسورهای نیمه هادی GaAs به ترتیب اندازه گیری دمای مبتنی بر طول موج و لبه جذب را ارائه می دهد. حسگرهای FBG مانیتورینگ چند نقطه ای چندگانه را در امتداد یک فیبر ارائه می دهند, در حالی که حسگرهای GaAs یک پایداری را ارائه می دهند, جایگزین غیرفعال برای اندازه گیری نقطه در کاربردهای تجهیزات قدرت.
فهرست مطالب
- سنسور دمای فیبر نوری چیست؟?
- چرا از سنسورهای دمای فیبر نوری به جای سنسورهای معمولی استفاده کنید؟?
- چهار نوع اصلی سنسورهای دمای فیبر نوری
- سنسورهای دمای فیبر نوری مبتنی بر فلورسانس - استاندارد طلایی
- سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس چگونه کار می کنند
- مواد فسفر و طراحی پروب
- مشخصات عملکرد و مزایای سنسورهای فلورسانس
- کاربردهای سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس
- سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS)
- گریتینگ فیبر براگ (FBG) سنسورهای دما
- سنسورهای دمای فیبر نوری نیمه هادی GaAs
- مقایسه فناوری: فلورسانس در مقابل. DTS در مقابل. FBG در مقابل. GaAs
- نحوه انتخاب سنسور دمای فیبر نوری مناسب
- سوالات متداول - سنسور دمای فیبر نوری چیست؟?
1. a چیست سنسور دمای فیبر نوری?
تعریف
الف سنسور دمای فیبر نوری یک دستگاه اندازه گیری نوری است که دما را با تجزیه و تحلیل تغییرات در خواص نور - مانند زمان فروپاشی فلورسانس تعیین می کند., طول موج طیفی, شدت پس پراکنده, یا موقعیت لبه جذب - ناشی از اثرات حرارتی بر روی یک عنصر حسگر نوری یا خود فیبر نوری. اطلاعات دما تولید می شود, منتقل شده است, و به طور کامل در حوزه نوری پردازش می شود, استفاده از فیبرهای نوری شیشه ای یا پلیمری هم به عنوان رسانه سنجش و هم به عنوان پیوند انتقال سیگنال. هیچ سیگنال الکتریکی در هیچ نقطه ای بین محل اندازه گیری و ابزار نوری الکترونیکی وجود ندارد (بازجو) که سیگنال نوری را به یک خوانش دما دیجیتال تبدیل می کند.
این تمایز اساسی - نور به جای الکتریسیته - چیزی است که به سنسورهای دمای فیبر نوری مزایای منحصر به فرد و تعیین کننده آنها می دهد.. زیرا فیبرهای نوری از شیشه سیلیکا ذوب شده ساخته شده اند (SiO2) - یک عایق دی الکتریک بدون الکترون آزاد - آنها نمی توانند الکتریسیته را هدایت کنند, نمی تواند میدان های الکترومغناطیسی تولید کند یا به آن پاسخ دهد, و نمی تواند اتصالات گالوانیکی ایجاد کند. نتیجه یک فناوری اندازه گیری دما است که ذاتاً در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون است, ذاتاً در جوهای انفجاری ایمن هستند, به طور طبیعی از ولتاژ بالا جدا شده است, و در برابر خوردگی مقاوم است, رعد و برق, و تشعشع.
معماری پایه
صرف نظر از فناوری سنجش خاص مورد استفاده, هر سیستم اندازه گیری دمای فیبر نوری از سه جزء اساسی تشکیل شده است. اولین جزء است عنصر حس کننده - نقطه یا ناحیه ای که دما با نور تعامل می کند تا یک تغییر نوری قابل اندازه گیری ایجاد کند. بسته به تکنولوژی, این ممکن است یک کریستال فسفر فلورسنت باشد که به نوک فیبر متصل شده است, یک تراشه نیمه هادی آرسنید گالیم, یک توری براگ که در هسته فیبر حک شده است, یا به سادگی خود فیبر (در سنجش توزیع شده). جزء دوم است لینک فیبر نوری - یک یا چند فیبر شیشه ای که نور تحریک را از دستگاه به عنصر حسگر می رسانند و سیگنال نوری تعدیل شده با دما را از عنصر حسگر به دستگاه برمی گرداند.. فیبرهای استاندارد درجه مخابرات (چند حالته یا تک حالته) استفاده می شوند, با طول های مختلف از چند متر تا ده ها کیلومتر بسته به کاربرد. جزء سوم است بازجو (تهویه کننده سیگنال نیز نامیده می شود, آنالیزور, یا واحد نوری الکترونیکی) - ابزاری که نور تحریک را تولید می کند, سیگنال نوری برگشتی را دریافت و تجزیه و تحلیل می کند, اطلاعات دما را استخراج می کند, و نتیجه را به صورت قرائت دیجیتالی خروجی می دهد, سیگنال آنالوگ, یا پروتکل ارتباط دیجیتال.
2. چرا از سنسورهای دمای فیبر نوری به جای سنسورهای معمولی استفاده کنید؟?
محدودیت های سنسورهای دمای معمولی
سنسورهای دمای الکترونیکی معمولی - ترموکوپل, RTD ها (آشکارسازهای دمای مقاومتی), ترمیستورها, و مدار مجتمع (آی سی) سنسورهای دما - برای چندین دهه به خوبی به صنعت خدمت کرده اند و برای بسیاری از کاربردها مناسب هستند. با این حال, همه آنها یک محدودیت اساسی مشترک دارند: آنها به سیگنال های الکتریکی متکی هستند (ولتاژ, مقاومت, یا جاری) از طریق هادی های فلزی منتقل می شود. این آسیبپذیریهای ذاتی را در محیطهایی با تداخل الکترومغناطیسی قوی ایجاد میکند, ولتاژهای بالا, جوهای انفجاری, تشعشعات یونیزان, یا شرایط تهاجمی شیمیایی.
ترموکوپل ها سیگنال هایی در سطح میلی ولت تولید می کنند که به راحتی توسط نویز الکترومغناطیسی خراب می شوند., نیاز به محافظ و فیلتر گسترده در محیط های با EMI بالا - اقداماتی که اغلب ناکافی هستند. RTD ها به جریان تحریک نیاز دارند و تغییرات مقاومت کوچکی را ایجاد می کنند که مستعد خطاهای مقاومت سیم سرب هستند., خود گرمایشی, و نویز ناشی از EMI. تمام سرنخ های حسگر فلزی به عنوان آنتن عمل می کنند که انرژی الکترومغناطیسی را به مدار اندازه گیری متصل می کند, و همه مسیرهای بالقوه برای حلقه های زمین ایجاد می کنند, موج های رعد و برق, و خطاهای ولتاژ بالا. در محیط هایی مانند سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت (با ده ها تا صدها کیلوولت کار می کند), اسکنرهای ام آر آی (1.5 T به 7 T میدان های مغناطیسی), تجهیزات گرمایش RF/مایکروویو, و جو گازهای انفجاری, این آسیب پذیری ها حسگرهای معمولی را غیرقابل اعتماد می کند, ناامن, یا استفاده از آن به سادگی غیرممکن است.
مزیت فیبر نوری
سنسورهای دمای فیبر نوری هر یک از این آسیب پذیری ها را از بین ببرید. تمام دی الکتریک, ساختار غیر فلزی به این معنی است که هیچ هادی برای برداشتن EMI وجود ندارد, بدون مسیر الکتریکی برای حلقه های زمین یا انتشار موج, بدون تماس های مولد جرقه برای اتمسفرهای انفجاری, و بدون مواد فلزی برای خوردگی. فیبر نوری هزاران ولت عایق گالوانیکی در هر سانتی متر طول فیبر را فراهم می کند که بسیار فراتر از هر نیاز عایق الکتریکی است.. فیبر تا دوزهای بسیار بالا در برابر آسیب تشعشع مصون است (بسته به نوع فیبر), از نظر شیمیایی بی اثر, و از نظر مکانیکی انعطاف پذیر است. اینها حفاظت های مهندسی شده ای نیستند که به یک فناوری ذاتا آسیب پذیر اضافه شده اند - آنها ویژگی های فیزیکی ذاتی خود محیط فیبر شیشه ای هستند..
نتیجه یک فناوری سنجش دما است که می تواند به طور قابل اعتماد و دقیق در محیط هایی که به طور کامل برای سنسورهای معمولی غیرقابل دسترسی است عمل کند.. به همین دلیل است که سنسورهای دمای فیبر نوری به راه حل استاندارد - و در بسیاری موارد تنها - برای اندازه گیری دما در ترانسفورماتورهای قدرت تبدیل شده اند., تابلو برق فشار قوی, سیستم های ام آر آی, پردازش RF و مایکروویو, جوهای انفجاری, تاسیسات هسته ای, و سایر محیط های سخت.
3. چهار نوع اصلی سنسورهای دمای فیبر نوری
حوزه سنجش دمای فیبر نوری شامل چهار فناوری متمایز و به خوبی تثبیت شده است, هر یک بر اساس یک اصل فیزیکی متفاوت است و هر کدام برای نیازهای اندازه گیری متفاوت بهینه شده اند. درک تفاوت بین این چهار فناوری برای انتخاب راه حل مناسب برای هر برنامه ای ضروری است.
را فروپاشی فلورسانس (دماسنج فسفر) سنسور طول عمر فلورسانس وابسته به دما یک ماده فسفر در نوک فیبر را اندازه گیری می کند. این یک سنسور نقطه ای است - هر کاوشگر دما را در یک مکان واحد اندازه گیری می کند. بهترین ترکیب دقت را ارائه می دهد, محدوده, ثبات, و هزینه برای کاربردهای اندازه گیری نقطه ای, و پرکاربردترین فناوری سنجش دمای فیبر نوری در سراسر جهان است.
را سنسور دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS) از پراکندگی برگشتی رامان در تمام طول یک فیبر نوری استاندارد برای اندازه گیری دما به طور مداوم در هر نقطه در طول فیبر استفاده می کند.. این یک سنسور نقطه ای نیست، بلکه یک سیستم حسگر واقعاً توزیع شده است که فیبر خود را به یک سنسور دمای خطی پیوسته تبدیل می کند که قادر به نظارت بر هزاران نقطه در فواصل مختلف است. 50 کیلومتر.
را گریتینگ فیبر براگ (FBG) سنسور تغییر طول موج وابسته به دما یک توری بازتابی که در هسته فیبر حک شده است را اندازه گیری می کند. این یک حسگر نیمه توزیع شده است - چندین FBG در طول موج های مختلف را می توان در طول یک فیبر منفرد مالتی پلکس کرد., را قادر می سازد 10 به 50+ نقاط اندازه گیری گسسته در هر کانال فیبر.
را آرسنید گالیوم (GaAs) سنسور نیمه هادی تغییر وابسته به دما لبه جذب نوری یک تراشه کریستالی GaAs در نوک فیبر را اندازه گیری می کند.. مانند سنسور فلورسانس, این یک سنسور نقطه ای است که دما را در یک مکان واحد اندازه گیری می کند. این یک رویکرد جایگزین برای برنامه های نظارت تجهیزات قدرت ارائه می دهد.
بخشهای زیر هر فناوری را به تفصیل توضیح میدهند, با سنسور مبتنی بر فلورسانس شروع می شود - مهم ترین و پرکاربردترین در بین این چهار سنسور.
4. سنسورهای دمای فیبر نوری مبتنی بر فلورسانس - استاندارد طلا
چرا سنسورهای فلورسانس بازار را هدایت می کنند؟
را سنسور دمای فیبر نوری مبتنی بر فلورسانس - همچنین به عنوان سنسور فروپاشی فلورسنت شناخته می شود, سنسور دماسنج فسفر, یا حسگر فلوراپتیک - بیش از سه دهه است که تکنولوژی غالب اندازه گیری دمای نقطه فیبر نوری بوده است.. این بزرگترین سهم بازار را در بین انواع سنسور دمای فیبر نوری دارد و فناوری است که معمولاً در هنگام بحث متخصصان صنعت به آن ارجاع می شود. “سنسورهای دمای فیبر نوری” در زمینه تجهیزات قدرت, دستگاه های پزشکی, و نظارت بر فرآیندهای صنعتی.
دلایل این رهبری بازار هم فنی و هم عملی است. از نظر فنی, اصل اندازه گیری فروپاشی فلورسانس ترکیب ایده آلی از دقت بالا را فراهم می کند (± 0.1 درجه سانتی گراد قابل دستیابی است), محدوده دمایی گسترده (-200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد با انتخاب مناسب فسفر), خود ارجاع ذاتی (اندازه گیری زمان فروپاشی نسبت به تغییرات دامنه سیگنال ایمن است), پاسخ سریع (فرعی دوم), و پایداری طولانی مدت عالی (بهتر از ± 0.1 درجه سانتیگراد در سال). عملا, سیستمهای حسگر فلورسانس از چندین تولیدکننده معتبر با قیمتهای رقابتی در دسترس هستند, با سوابق قابل اطمینان میدانی اثبات شده پوشا 25+ سالها در برنامه های کاربردی مانند نظارت بر سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت. این فناوری در استانداردهای بین المللی ذکر شده است (IEC 60076-2, IEEE C57.91) به عنوان روش ارجح برای اندازه گیری نقطه داغ ترانسفورماتور مستقیم, موقعیت خود را در بازار بیشتر تقویت می کند.
5. سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس چگونه کار می کنند
اصل فروپاشی فلورسانس
اصل عملکرد a سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس مبتنی بر یک پدیده مکانیک کوانتومی است که به خوبی درک شده است: خاموش کردن فلورسانس وابسته به دما در برخی مواد فسفر. در نوک پروب سنسور, یک عنصر کوچک فسفر (به طور معمول یک کریستال یا سرامیک دوپ شده با خاکی کمیاب یا فلزات واسطه) به وجه انتهایی یک فیبر نوری چند حالته متصل می شود. ابزار بازپرس پالس کوتاهی از نور تحریک - معمولاً ماوراء بنفش یا نور مرئی از یک LED با روشنایی بالا - را از طریق فیبر نوری به فسفر میفرستد.. فسفر نور تحریک را جذب می کند و یون های ناخالص آن به حالت های انرژی الکترونیکی برانگیخته ارتقا می یابد.. سپس این یونهای برانگیخته با انتشار نور فلورسنت طولانیتر به حالت اولیه خود بازمیگردند (استوکس جابجا شد) طول موج.
پس از پایان نبض تحریک, فلورسانس فوراً متوقف نمی شود. در عوض, جمعیت یون های حالت برانگیخته به طور تصاعدی در طول زمان تجزیه می شود, ایجاد یک درخشش پس از فلورسانس که با توجه به ویژگی کاهش می یابد زمان فروپاشی فلورسانس (تی). این زمان واپاشی با نرخ های ترکیبی واپاشی تابشی تعیین می شود (انتشار فوتون) و پوسیدگی غیر تشعشعی (آرامش حرارتی به کمک فونون). در دماهای پایین, واپاشی تابشی غالب است و زمان فروپاشی به طول عمر تشعشعی ذاتی فسفر نزدیک می شود.. با افزایش دما, مسیرهای آرامش غیر تشعشعی از نظر حرارتی فعال می شوند و به طور فزاینده ای محتمل می شوند, ارائه کانال های رقابتی برای تحریک زدایی که یون های برانگیخته را از حالت فلورسنت بدون تولید فوتون حذف می کند.. این خاموش کردن حرارتی اثر به طور سیستماتیک زمان فروپاشی فلورسانس را با افزایش دما کاهش می دهد, ایجاد یک قوی, یکنواخت, و رابطه بسیار تکرارپذیر بین زمان پوسیدگی و دما.
رابطه ریاضی به خوبی توسط یک معادله آرنیوس اصلاح شده توصیف شده است:
1/تی(تی) = 1/τ₀ + A · توسعه(-ΔE / kT)
جایی که τ(تی) زمان فروپاشی فلورسانس در دمای T است, τ₀ طول عمر تابشی است (مستقل از دما), A یک عامل فرکانس است که نرخ گذار غیر تشعشعی را مشخص می کند, ΔE انرژی فعال سازی برای فرآیند خاموش کردن غیر تابشی است, و k ثابت بولتزمن است. این معادله نشان میدهد که با افزایش دما، زمان فروپاشی بهطور تصاعدی کاهش مییابد - رابطهای که هم حساسیت بالا و هم محدوده دینامیکی اندازهگیری وسیعی را فراهم میکند..
چرا زمان زوال معیار برتر است؟
تصمیم برای اندازه گیری زمان فروپاشی فلورسانس - به جای شدت فلورسانس - بینش مهندسی کلیدی است که حسگرهای دمای فیبر نوری فلورسانس را بسیار قوی و قابل اعتماد می کند.. شدت فلورسانس نه تنها به دما بلکه به قدرت نور تحریک نیز بستگی دارد, تلفات انتقال فیبر, تراز اتصال دهنده, خم شدن الیاف, پیری LED, واکنش آشکارساز, و تخریب فسفر. هر گونه تغییر در هر یک از این عوامل باعث خطای ظاهری دما در اندازه گیری بر اساس شدت می شود.. در تاسیسات عملی که اتصالات نوری قطع و وصل می شوند, الیاف از طریق خم های محکم هدایت می شوند, ال ای دی ها سال ها پیر می شوند, و اتصال دهنده ها آلودگی را جمع می کنند, اندازه گیری های مبتنی بر شدت نیاز به کالیبراسیون مجدد مکرر دارند و همچنان از رانش کنترل نشده رنج می برند..
زمان فروپاشی فلورسانس, در مقابل, یک است ویژگی زمانی ذاتی از مواد فسفر که فقط به ترکیب فسفر و دمای آن بستگی دارد. کاملاً مستقل از قدرت تحریک است, تعداد فوتون های شناسایی شده, از دست دادن فیبر, از دست دادن کانکتور, یا بهره آشکارساز. اینکه سیگنال فلورسانس قوی باشد یا ضعیف, نرخ فروپاشی نمایی یکسان است. این یعنی الف سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس هنگامی که کانکتورها دوباره وصل می شوند نیازی به کالیبراسیون مجدد ندارد, الیاف دوباره مسیریابی می شوند, یا خروجی LED به مرور زمان کاهش می یابد. اندازهگیری به دلیل ماهیت بنیادیاش به خودی خود ارجاع داده میشود - یک مزیت حیاتی برای تاسیسات دائمی در مکانهای غیرقابل دسترسی مانند داخل ترانسفورماتورهای قدرت مهر و موم شده.
چرخه اندازه گیری و پردازش سیگنال
چرخه کامل اندازه گیری سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس به شرح زیر است.. این ابزار یک پالس تحریک کوتاه را به حرکت در می آورد (به طور معمول 10-100 میکرو ثانیه در مدت زمان) از یک LED از طریق یک جفت کننده نوری یا اسپلیتر به کابل فیبر منتهی به پروب. نور از فیبر عبور می کند (که ممکن است باشد 1 به 1,000 متر طول) به فسفر در نوک پروب. فسفر نور تحریک را جذب می کند و شروع به فلورسانس می کند. به طور همزمان, کوپلر نوری سیگنال فلورسانس برگشتی را هدایت می کند (در طول موج متفاوت از تحریک) به یک ردیاب نوری در داخل بازجو. یک فیلتر نوری در جلوی آشکارساز، نور تحریک باقیمانده را در حین عبور از طول موج انتشار فلورسانس مسدود می کند..
پس از پایان نبض تحریک, بازپرس با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال با سرعت بالا شروع به دیجیتالی کردن سیگنال فلورسانس در حال فروپاشی نمایی می کند.. سپس منحنی فروپاشی گرفته شده توسط یک الگوریتم پردازش سیگنال دیجیتال - معمولاً برازش نمایی حداقل مربعات پردازش می شود., یک روش ادغام چند دروازه ای, یا یک تکنیک تشخیص فاز دیجیتال - برای استخراج ثابت زمان واپاشی τ با دقت بالا. این ابزار جدول جستجوی کالیبراسیون ذخیره شده یا معادله چند جمله ای خود را برای تبدیل مقدار τ اندازه گیری شده به خوانش دما اعمال می کند.. کل چرخه - تحریک, گرفتن, پردازش, و خروجی - معمولا در تکمیل می شود 0.1 به 1 دوم, ارائه نظارت مستمر دما در زمان واقعی.
بازجوهای مدرن از الگوریتم های پیشرفته ای استفاده می کنند که می توانند آلودگی نور پس زمینه را رد کنند, اتوفلورسانس فیبر را جبران کند, کنترل اجزای واپاشی چند نمایی, و متوسط چرخه های چندگانه برای بهبود عملکرد نویز. برخی از سیستم ها تکنیک های نسبت فلورسانس با طول موج دوگانه را به عنوان یک حالت اندازه گیری تکمیلی اجرا می کنند., مقایسه شدت فلورسانس در دو باند طیفی برای ارائه اطلاعات اضافی دما.
6. مواد فسفر و طراحی پروب
انتخاب مواد فسفر
مواد فلورسنت فسفر قلب حسگر است سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس, و انتخاب آن محدوده دمایی قابل استفاده را تعیین می کند, پروفایل حساسیت, پتانسیل دقت, و دوام طولانی مدت سنسور. دههها تحقیق در مورد مواد چندین خانواده فسفر را شناسایی کرده است که ترکیبی بهینه از خواص را برای دماسنجی فیبر نوری ارائه میکنند..
گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با کروم (Cr:YAG) یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد فسفری در سنسورهای دمای فیبر نوری تجاری است. YAG (Y3Al5O12) فوق العاده سخت است, از نظر شیمیایی بی اثر, کریستال شفاف نوری که به راحتی با کیفیت بالا رشد می کند و به راحتی با یون های کروم دوپ می شود.. یونهای Cr3+ در YAG هنگامی که با نور مرئی برانگیخته می شوند، فلورسانس پهنای باند در محدوده طول موج 680-750 نانومتر تولید می کنند. (معمولاً حدود 450-590 نانومتر). زمان فروپاشی فلورسانس در دمای اتاق تقریباً است 1.5 میلی ثانیه, کاهش به مقادیر زیر میلی ثانیه در دماهای بالا. Cr:سنسورهای YAG به طور موثر در محدوده دمایی حدود -100 درجه سانتیگراد تا کار می کنند +450 درجه سانتی گراد, پوشش اکثریت قریب به اتفاق الزامات نظارت بر تجهیزات صنعتی و قدرت. پایداری حرارتی عالی کریستال تضمین می کند که کالیبراسیون در طول چندین دهه کار تغییر نکند..
منیزیم فلوئوروژرمنات دوپ شده با منگنز (Mg4FGeO6:Mn⁴+) یکی از اولین فسفرهای مورد استفاده در دماسنج فیبر نوری تجاری بود, توسط شرکت Luxtron در دهه 1980 پیشگام شد. این فلورسانس قرمز با زمان فروپاشی تقریباً 3-5 میلی ثانیه در دمای اتاق تولید می کند و در محدوده تقریباً 50- درجه سانتیگراد تا +200 درجه سانتی گراد. در حالی که محدوده دمایی آن از کروم باریکتر است:YAG, قوی ارائه می دهد, سیگنال به راحتی اندازه گیری می شود و برای کاربردهای با دمای متوسط مورد استفاده قرار می گیرد.
روبی (Cr:Al2O3) - یاقوت کبود دوپ شده با کروم - یک ماده کلاسیک دماسنج فسفر است که فلورسانس خط R (694.3 نانومتر) برای اندازه گیری علمی دما به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. زمان پوسیدگی آن تقریباً متفاوت است 3.5 ms در دمای اتاق تا مقادیر زیر میلی ثانیه در بالا 400 درجه سانتی گراد. روبی یک پاسخ دمایی کاملاً مشخص و قابل پیش بینی ارائه می دهد, اما انتشار خط باریک آن به فیلتر نوری دقیق تری نسبت به فسفرهای باند پهن نیاز دارد.
فسفرهای دوپ شده در زمین های کمیاب مانند Dy:YAG (YAG دوپ شده با دیسپروزیم), است:YAG (YAG دوپ شده با اربیوم), Eu:AND2OR3 (ایتریای دوپ شده با یوروپیوم), و Tb:La2O2S (اکسی سولفید لانتانیم دوپ شده با تربیوم) قابلیت های تخصصی را برای محدوده دمای شدید ارائه می دهد. دیسپروزیم و مواد آلاییده شده با اربیوم حد بالایی اندازه گیری را به بالاتر از حد فشار می دهند 450 درجه سانتی گراد برای کاربردهای صنعتی با دمای بالا. یوروپیوم و فسفرهای دوپ شده با تربیوم، تغییرات زمان پوسیدگی قابل اندازه گیری را در دماهای برودتی ارائه می کنند. (زیر 100- درجه سانتیگراد), گسترش پوشش به دمای نیتروژن مایع و فراتر از آن.
الکساندریت (Cr:BeAl2O4) حساسیت به دمای بالا را در 0 درجه سانتی گراد تا 300 محدوده درجه سانتی گراد و در دماسنج فیبر نوری پزشکی و زیست پزشکی کاربرد پیدا کرده است که در آن وضوح و سرعت پاسخ در محدوده دمایی متوسط اولویت دارند..
ساخت و بسته بندی پروب
کاوشگر حسگر فلورسانس یک مجموعه مهندسی دقیق است که برای اتصال موثر فسفر به فیبر نوری و در عین حال محافظت از هر دو در برابر محیط عملیاتی طراحی شده است.. در یک ساخت پروب معمولی, یک عنصر کوچک فسفر - که ممکن است یک تراشه تک کریستالی صیقلی باشد (0.3-1.0 میلی متر), یک گلوله سرامیکی فشرده, یا یک لایه نازک از پودر فسفر که در یک ماتریس چسب نوری به هم چسبیده است - به صفحه انتهایی برش خورده و صیقلی شده یک فیبر نوری چند حالته متصل شده است. (به طور معمول 62.5 میکرومتر, 100 میکرومتر, 200 میکرومتر, یا 400 قطر هسته میکرومتر) با استفاده از اپوکسی نوری با دمای بالا یا فرآیند پیوند همجوشی مستقیم.
سپس مجموعه الیاف فسفر لخت در یک محفظه محافظ محصور می شود. برای ترانسفورماتورهای قدرت و کاربردهای غوطه ور در روغن, پروب معمولا در یک فولاد ضد زنگ یا PEEK محصور شده است (پلی اتر اتر کتون) لوله, در دو انتها مهر و موم شده است, با خروج فیبر از طریق مهر و موم هرمتیک. قطر بیرونی از 1.5 به 4 میلی متر, و طول نوک حسگر معمولاً 10-30 میلی متر است. برای کاربردهای پزشکی و زیست پزشکی, پروب ها می توانند به اندازه کوچک باشند 0.5 قطر میلی متر با پوشش های PTFE یا پلی آمید برای زیست سازگاری. برای کاربردهای صنعتی با دمای بالا, سرامیک (آلومینا یا زیرکونیا) محفظه ها از پروب در دماهای تا 450 درجه سانتیگراد یا بالاتر.
کابل فیبر نوری که پروب را به بازپرس متصل می کند، معمولاً یک کابل فیبر نوری ناهموار با اعضای استحکام فیبر آرامید است., یک پی وی سی, LSZH (هالوژن کم دود صفر), یا ژاکت بیرونی فولاد ضد زنگ, و کانکتورهای فیبر نوری استاندارد (ST, SC, اف سی, یا E2000) در انتهای ساز. طول کابل از 1 متر به بالا 1,000 متر موجود است, بدون تخریب سیگنال در طول مسافت، زیرا اندازه گیری زمان فروپاشی مستقل از دامنه سیگنال است.
7. مشخصات عملکرد و مزایای سنسورهای فلورسانس
مشخصات عملکرد معمولی
| پارامتر | درجه استاندارد | درجه عملکرد بالا |
|---|---|---|
| محدوده دما | -40 درجه سانتیگراد تا +200 درجه سانتی گراد | -200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد |
| دقت | ± 0.5 درجه سانتی گراد | ± 0.1 درجه سانتی گراد تا 0.2 ± درجه سانتی گراد |
| قطعنامه | 0.1 درجه سانتی گراد | 0.01 درجه سانتی گراد |
| زمان پاسخگویی (T₉0) | 0.5-3 ثانیه | 0.1-0.5 ثانیه |
| نرخ به روز رسانی اندازه گیری | 1-4 هرتز | تا 10 هرتز |
| تعداد کانال ها | 1-4 | 4-32 |
| طول فیبر (تحقیق به بازجو) | تا 200 متر | تا 1,000 متر |
| قطر بیرونی پروب | 1.5-3 میلی متر | 0.5-6 میلی متر |
| پایداری کالیبراسیون طولانی مدت | ± 0.1 درجه سانتیگراد در سال | ± 0.05 درجه سانتی گراد در سال |
| ایمنی EMI | کامل (ذاتی) | کامل (ذاتی) |
| جداسازی گالوانیکی | مجموع (مسیر تمام دی الکتریک) | مجموع (مسیر تمام دی الکتریک) |
| ایمنی ذاتی | موجود است (پروب های دارای رتبه EX) | موجود است (پروب های دارای رتبه EX) |
مزایای کلیدی خلاصه شده است
را سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس مجموعهای از مزیتها را ارائه میدهد که هیچ فناوری سنجش دما به تنهایی نمیتواند با آنها مطابقت داشته باشد. ایمنی کامل تداخل الکترومغناطیسی آن از ساختار تمام دی الکتریک و بدون اجزای فلزی در نقطه سنجش ناشی می شود.. اندازه گیری زمان پوسیدگی خود مرجع آن تضمین می کند که دقت بدون توجه به تغییرات اتلاف فیبر حفظ می شود., تخریب کانکتور, پیری LED, یا تغییر مسیر سیگنال - حذف نیاز به کالیبراسیون مجدد دوره ای در تاسیسات دائمی. محدوده دمایی وسیع آن (-200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد با انتخاب فسفر) تقریبا تمام صنعتی را پوشش می دهد, قدرت, و برنامه های پزشکی با یک پلت فرم فناوری واحد. دقت بالای آن (± 0.1 درجه سانتی گراد قابل دستیابی است) سخت ترین نیازهای اندازه گیری را برآورده می کند. زمان پاسخگویی سریع آن (فرعی دوم) نظارت و حفاظت در زمان واقعی فرآیند را امکان پذیر می کند. عایق گالوانیکی کامل آن خطرات خرابی ولتاژ بالا را حذف می کند, خطاهای حلقه زمین, و مسیرهای انتشار موج. مواد شیمیایی بی اثر آن سازگاری با روغن غوطه ور را تضمین می کند, خورنده, و محیط های زیست پزشکی. و قابلیت اطمینان میدانی ثابت شده آن - با طول عمر پروب نشان داده شده 15 به 25+ سالها در خدمات ترانسفورماتور قدرت - اطمینان سرمایه گذاری بلندمدت در زیرساخت نظارت دائمی را فراهم می کند.
8. کاربردهای سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس
مانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت
تنها بزرگترین کاربرد سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس در سطح جهان دمای نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتورهای قدرت را نظارت می کند. سیم پیچ ترانسفورماتور در ولتاژهای مختلف از چند کیلو ولت تا کار می کند 1,100 کیلوولت (در انتقال ولتاژ فوق العاده بالا), ایجاد محیطی که در آن هیچ کابل حسگر فلزی نمی تواند به طور ایمن اختلاف ولتاژ بین سطح سیم پیچ و ابزار متصل به زمین را پل کند.. به طور همزمان, هسته ترانسفورماتور میدان های مغناطیسی متناوب شدیدی تولید می کند که هر سیگنال اندازه گیری الکتریکی را خراب می کند. سیم پیچ در روغن معدنی یا سیال استر مصنوعی داخل یک مخزن فولادی مهر و موم شده غوطه ور می شود, بدون قطع برق و باز کردن ترانسفورماتور، دسترسی به تعمیر و نگهداری یا کالیبراسیون مجدد غیرممکن می شود.
پروب های فیبر نوری فلورسانس به طور مستقیم بر روی سطح سیم پیچ در طول ساخت ترانسفورماتور نصب می شوند.. فیبر نوری از طریق یک نفوذگر فیبر نوری از مخزن خارج می شود (پیش خور) و به یک بازپرس نصب شده روی کابینت کنترل ترانسفورماتور متصل می شود. فیبر تمام دی الکتریک ایزوله ذاتی ولتاژ بالا به ولتاژ سیم پیچ کامل را فراهم می کند., اندازه گیری زمان فروپاشی کاملاً تحت تأثیر محیط الکترومغناطیسی ترانسفورماتور قرار نمی گیرد, و پایداری کالیبراسیون خود مرجع، نیاز به کالیبراسیون مجدد را در طول عمر عملیاتی 25 تا 40 ساله ترانسفورماتور از بین می برد..
دادههای دمای نقطه داغ سیم پیچ دقیق به شرکتها و مدیران دارایی این امکان را میدهد تا رتبهبندی ترانسفورماتور پویا را پیادهسازی کنند. (DTR) - بارگیری ترانسفورماتور بر اساس وضعیت حرارتی واقعی به جای رتبه بندی محافظه کارانه پلاک نام - باز کردن 10 تا 30٪ ظرفیت اضافی بدون کاهش عمر تجهیزات. همچنین محاسبه پیری حرارتی پیشبینیکننده را فعال میکند, کنترل سیستم خنک کننده بهینه, مدیریت اضافه بار, و تشخیص زودهنگام عیوب حرارتی داخلی. استانداردهای بین المللی IEC 60076-2 و سنجش فیبر نوری مرجع IEEE C57.91 به عنوان روش ترجیحی برای اندازه گیری نقطه داغ سیم پیچ مستقیم. تولید کنندگان اصلی ترانسفورماتور از جمله زیمنس انرژی, هیتاچی انرژی, جنرال الکتریک ورنووا, TBEA, بائودینگ تیانوی, و بسیاری دیگر به طور معمول سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس را به عنوان تجهیزات استاندارد یا اختیاری در ترانسفورماتورهای قدرت متوسط و بزرگ مشخص می کنند..
مانیتورینگ کلید ولتاژ بالا و شینه
ولتاژ متوسط (تا 40.5 کیلوولت) و تابلو برق فشار قوی, کانال های اتوبوس, و پایانه های کابل چالش های مشابهی را برای ترانسفورماتورهای قدرت ایجاد می کنند - ولتاژ بالا, میدان های الکترومغناطیسی قوی, و محیط های بسته یا مهر و موم شده. تخریب تماس, خوردگی, و اتصالات پیچی شل باعث گرمای بیش از حد موضعی در نقاط اتصال می شود که, در صورت عدم شناسایی, منجر به شکست عایق می شود, رویدادهای فلاش قوس, و آسیب فاجعه بار تجهیزات. سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس مستقیماً روی اتصالات شینه نصب می شوند, کنتاکت های قطع کننده مدار, و پایانه های کابل در داخل محفظه های تابلو برق. مستمر ارائه می دهند, نظارت بر دمای نقطه داغ در زمان واقعی با ایزولاسیون کامل ولتاژ بالا و خطر صفر برای به خطر انداختن هماهنگی عایق یا ایجاد منبع احتراق - الزاماتی که همه فناوریهای سنسور فلزی متعارف را رد میکند..
دمای سیم پیچ موتور الکتریکی و ژنراتور
موتورهای الکتریکی و ژنراتورهای بزرگ (صدها کیلووات تا صدها مگاوات) برای حفاظت حرارتی نیاز به نظارت دقیق دمای سیم پیچ استاتور دارد, بهینه سازی عملکرد, و نگهداری پیش بینی. محیط سیم پیچ - ولتاژ بالا, میدان های مغناطیسی دوار, ارتعاش, و دسترسی محدود - تاسیسات RTD معمولی را به چالش می کشد. تعبیه شده است پروب های دمایی فیبر نوری فلورسانس پاسخ سریع تری ارائه دهد, دقت بالاتر, ایمنی کامل EMI, و عایق گالوانیکی برتر در مقایسه با RTD های سنتی, حفاظت حرارتی دقیق تر و استراتژی های بارگذاری تهاجمی تر را امکان پذیر می کند.
اندازه گیری دمای سازگار با MRI
تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (ام آر آی) سیستم ها میدان های مغناطیسی ساکن را تولید می کنند 1.5 T به 7 تی, تغییر سریع فیلدهای گرادیان, و فرکانس رادیویی با قدرت بالا (RF) پالس ها. هر حسگر فلزی یا سیم وارد شده به سوراخ MRI باعث ایجاد مصنوعات تصویر می شود, گرمایش بالقوه خطرناک ناشی از RF را تجربه کنید, و سیگنال های دما خراب تولید می کند. سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس, کاملا غیر فلزی و غیر مغناطیسی بودن, کاملاً با MRI سازگار هستند. آنها برای پایش دمای بیمار در طول معاینات MRI و روش های هدایت شده توسط MRI استفاده می شوند, توصیف دمای فانتوم, و اندازه گیری دقیق دما در زمان واقعی در طول درمان های حرارتی با هدایت MRI (فرسایش لیزری, سونوگرافی متمرکز, فرسایش RF, سرما درمانی) که در آن دانش دقیق دمای بافت برای ایمنی و اثربخشی درمان حیاتی است.
RF, مایکروویو, و گرمایش الکترومغناطیسی
گرمایش RF صنعتی (گرمایش دی الکتریک, جوش RF, خشک کردن RF), پردازش مایکروویو (پخت در مایکروویو, تف جوشی, پاستوریزاسیون مواد غذایی), و سیستم های گرمایش القایی میدان های الکترومغناطیسی شدیدی تولید می کنند که اندازه گیری دمای معمولی را بسیار دشوار یا غیرممکن می کند.. سنسورهای فیبر نوری فلورسانس راه حل استاندارد برای اندازه گیری دما در داخل این اپلیکاتورهای الکترومغناطیسی هستند. کاوشگر تمام دی الکتریک با میدان الکترومغناطیسی اعمال شده تعامل ندارد, توزیع میدان را تحریف نمی کند, و از جذب RF/مایکروویو خود گرمایشی را تجربه نمیکند - همه اینها زمانی که حسگرهای فلزی در میدانهای الکترومغناطیسی قرار میگیرند مشکلات جدی هستند..
اتمسفرهای خطرناک و انفجاری
در محیط هایی که به عنوان جوهای انفجاری طبقه بندی می شوند (مناطق ATEX, مناطق IECEx) - مانند تاسیسات پتروشیمی, سکوهای نفت و گاز, معادن زغال سنگ, و کارخانه های فرآوری شیمیایی - هر تجهیزات الکتریکی در نقطه سنجش نشان دهنده یک منبع احتراق بالقوه است. سنسورهای دمای فیبر نوری بدون انرژی الکتریکی در پروب ذاتاً قادر به تولید جرقه نیستند., قوس ها, یا احتراق حرارتی. همراه با گواهینامه مناسب (EX, EX d), سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس اندازه گیری دمای ذاتا ایمن را در خطرناک ترین طبقه بندی های اتمسفر انفجاری ارائه می دهد.
سایر برنامه های کاربردی مهم
حوزه های کاربردی اضافی برای سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس شامل نظارت بر فرآیند تولید نیمه هادی است., اندازه گیری دمای نیروگاه هسته ای (جایی که مصونیت در برابر تشعشع یک مزیت اضافی است), مدیریت حرارتی باتری خودروهای الکتریکی, مانیتورینگ اتصال و پایانه کابل برق, سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) اتاق های آزمایش, تجهیزات پردازش پلاسما, مانیتورینگ حرارتی سیستم لیزر پرقدرت, و برنامه های تحقیقاتی علمی که نیاز به اندازه گیری دما با دقت بالا در محیط های متخاصم الکترومغناطیسی دارند.
9. سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS)
سنجش دمای توزیع شده چیست؟?
سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده (DTS) رویکردی اساساً متفاوت از فناوریهای سنجش نقطهای است که در بالا توضیح داده شد. به جای اندازه گیری دما در یک نقطه با استفاده از یک عنصر حسگر گسسته متصل به نوک فیبر, DTS از فیبر نوری خود به عنوان پیوسته استفاده می کند, سنسور دما در تمام طول آن توزیع شده است. یک دستگاه DTS منفرد متصل به یک سر یک فیبر نوری معمولی درجه مخابرات می تواند دما را در هر نقطه در طول فیبر اندازه گیری کند - یک پروفایل دمایی کامل با وضوح فضایی ارائه می کند. 0.25 به 2 متر بیش از طول فیبر از 1 به 50 کیلومتر. این بدان معناست که یک کانال DTS می تواند به طور همزمان هزاران تا ده ها هزار نقطه اندازه گیری دما را نظارت کند..
اصل پراکندگی رامان
مکانیسم فیزیکی زیربنای DTS است پراکندگی خود به خود رامان. هنگامی که یک پالس لیزر به فیبر نوری پرتاب می شود, بخش کوچکی از نور توسط ارتعاشات مولکولی پراکنده می شود (فونون های نوری) در شیشه. این پراکندگی رامان دو جزء طیفی تولید می کند: را استوکس سیگنال (در طول موج بلندتری نسبت به لیزر پراکنده شده است, مربوط به ایجاد یک فونون) و ضد استوکس سیگنال (در طول موج کوتاه تری پراکنده می شود, مربوط به جذب یک فونون موجود است). شدت سیگنال استوکس نسبتاً غیر حساس به دما است, در حالی که شدت سیگنال ضد استوکس با دما به شدت افزایش مییابد زیرا دماهای بالاتر جمعیت بیشتری از فونونهای برانگیخته حرارتی را برای جذب تولید میکنند..
دستگاه DTS نسبت شدت ضد استوکس به استوکس را به عنوان تابعی از زمان پس از پرتاب پالس لیزر اندازه گیری می کند.. زیرا سرعت نور در فیبر مشخص است, تأخیر زمانی سیگنال برگشتی مستقیماً به موقعیت در امتداد فیبر نشان داده می شود (بازتاب سنجی دامنه زمان نوری - اصل OTDR). سپس نسبت ضد استوکس / استوکس در هر موقعیت با استفاده از رابطه توزیع بولتزمن شناخته شده به دما تبدیل می شود.. نتیجه یک نمایه کامل دما در مقابل فاصله در طول کل فیبر است, بسته به پیکربندی سیستم هر چند ثانیه تا چند دقیقه به روز می شود.
عملکرد DTS و برنامه های کاربردی
سیستم های معمولی DTS دقت دمایی 0.5± درجه سانتی گراد تا 1± درجه سانتی گراد را ارائه می دهند, تفکیک فضایی از 0.5 به 2 متر, و تفکیک دما از 0.01 درجه سانتی گراد تا 0.1 درجه سانتی گراد (بسته به میانگین زمان اندازه گیری). حداکثر محدوده حسگر فیبر متفاوت است 4 کیلومتر (سیستم های با وضوح بالا) تا 30-50 کیلومتر (سیستم های دوربرد), با برخی از سیستم های تخصصی که حتی به مسافت های طولانی تری می رسند. نرخ به روز رسانی اندازه گیری از یک بار در هر چند ثانیه متغیر است (الیاف کوتاه, وضوح فضایی بالا) تا هر چند دقیقه یک بار (الیاف بلند, الزامات دقت بالا).
سیستم های DTS به طور گسترده برای نشت خط لوله و نظارت بر دما استفاده می شود (روغن, گاز, و خطوط لوله آب), تشخیص و رتبه بندی نقاط داغ کابل برق, تشخیص حریق در تونل ها, انبارها, و سیستم های نقاله, پروفایل دمای چاه در صنعت نفت و گاز (Downhole DTS), امنیت محیطی و تشخیص نفوذ (تشخیص امضای حرارتی), پایش نشت سد و آبریز, پروفیل دمای کوره و کوره صنعتی, و مرکز داده نظارت بر راهروهای گرم/سرد. در همه این برنامه ها, توانایی نظارت مداوم دما در طول کیلومترهای فیبر - با یک ابزار واحد و بدون سنسورهای مجزا برای نصب, قدرت, یا حفظ - ارزش فوق العاده ای را ارائه می دهد.
DTS در مقابل. سنسورهای فلورسانس: چه زمانی از کدام استفاده کنیم
سنسورهای DTS و فلورسانس اساساً نیازهای اندازه گیری متفاوتی را برآورده می کنند و به ندرت در رقابت مستقیم هستند. DTS در نظارت بر دما در امتداد زیرساخت خطی برتری دارد (خطوط لوله, کابل ها, تونل ها) که در آن پوشش فضایی در فواصل طولانی نیاز اولیه و دقت متوسط است (1± درجه سانتی گراد) قابل قبول است. سنسورهای فلورسانس در اندازه گیری دقیق نقطه برتری دارند (± 0.1 درجه سانتی گراد) در مکان های حساس خاص - مانند نقاط داغ سیم پیچ ترانسفورماتور, کنتاکت های تابلو برق, یا مناطق درمان پزشکی - که در آن دقت بالا است, پاسخ سریع, و اندازه پروب فشرده ضروری است. در بسیاری از سیستم های مقیاس بزرگ, هر دو فناوری با هم مستقر شده اند: DTS پوشش فضایی گسترده ای را فراهم می کند در حالی که سنسورهای فلورسانس نظارت با دقت بالا را در بحرانی ترین نقاط ارائه می دهند..
10. گریتینگ فیبر براگ (FBG) سنسورهای دما
اصل کار
الف گریتینگ فیبر براگ (FBG) یک مدولاسیون تناوبی از ضریب شکست نوشته شده در هسته یک فیبر نوری تک حالته است., معمولا از اشعه ماوراء بنفش استفاده می کنند (UV) تکنیک های نوردهی هولوگرافی لیزری یا ماسک فاز. این ساختار توری میکروسکوپی - به طور معمول 1 به 10 میلی متر طول - به عنوان یک آینه نوری با باند باریک عمل می کند, بازتاب نور در طول موج خاصی به نام طول موج براگ (λ_B) در حالی که تمام طول موج های دیگر را ارسال می کند. طول موج براگ با دوره توری تعیین می شود (L) و ضریب شکست موثر هسته فیبر (n_eff) با توجه به شرایط براگ: λ_B = 2 · n_eff · Λ.
هنگامی که دما در محل FBG تغییر می کند, دو اثر طول موج براگ را تغییر می دهند. اول, اثر حرارتی نوری ضریب شکست شیشه سیلیس را تغییر می دهد (dn/dT ≈ 8.6 × 10-6 /°C برای سیلیس دوپ شده با ژرمانیوم). دوم, انبساط حرارتی دوره توری فیزیکی را تغییر می دهد (a ≈ 0.55 × 10-6 / درجه سانتیگراد برای سیلیس). اثر ترکیبی یک تغییر طول موج براگ تقریباً ایجاد می کند 10-13 بعد از ظهر / درجه سانتیگراد در 1550 طول موج عملیاتی نانومتر. با اندازه گیری این تغییر طول موج با یک طیف سنج دقیق, لیزر قابل تنظیم, یا بازپرس تداخل سنجی, سیستم تغییر دما را در محل توری تعیین می کند.
چندپلکسی طول موج
متمایزترین قابلیت سنسورهای FBG این است مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM). FBG های متعدد, هر کدام در طول موج اسمی براگ کمی متفاوت نوشته شده اند (به عنوان مثال, 1530 نانومتر, 1535 نانومتر, 1540 نانومتر, …, 1565 نانومتر), را می توان در موقعیت های مختلف در امتداد یک فیبر نوری نوشت. هنگامی که بازپرس فیبر را با نور پهن باند روشن می کند, هر FBG طول موج مشخصه خود را منعکس می کند, و بازجو سنسورهای فردی را با موقعیت طیفی آنها متمایز می کند. یک کانال فیبر منفرد معمولاً می تواند جای دهد 10 به 50+ سنسورهای FBG (محدود به پهنای باند نوری موجود و محدوده عملیاتی طول موج هر سنسور است). این اندازه گیری دمای چند نقطه ای شبه توزیع شده را با استفاده از یک کابل فیبری فراهم می کند - به طور قابل توجهی پیچیدگی کابل کشی و هزینه نصب را در مقایسه با استقرار بسیاری از سنسورهای نقطه ای کاهش می دهد..
حساسیت متقاطع به کرنش
توجه اولیه هنگام استفاده از سنسورهای FBG برای اندازه گیری دما، آنهاست حساسیت متقاطع به کرنش مکانیکی. طول موج براگ هم با دما و هم با کرنش محوری تغییر می کند (تقریبا 1.2 بعد از ظهر/با در 1550 نانومتر), و یک اندازه گیری FBG نمی تواند بین این دو اثر تمایز قائل شود. برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری دمای خالص دارند, FBG باید در یک پیکربندی بدون کرنش نصب شود - معمولاً در یک محفظه محافظ لوله شل قرار می گیرد که به فیبر اجازه می دهد آزادانه منبسط و منقبض شود بدون محدودیت مکانیکی از ساختار نصب.. زمانی که هم دما و هم کرنش مورد توجه هستند (به عنوان مثال, در پایش سلامت سازه), طرح های دو رنده, توری های مرجع, یا از FBG با حساسیت کرنش های مختلف برای جداسازی این دو اثر استفاده می شود.
عملکرد سنسور دمای FBG
سنسورهای استاندارد دمای FBG دقت 0.5± درجه سانتیگراد تا 1± درجه سانتیگراد را ارائه می دهند, وضوح از 0.1 درجه سانتی گراد (تقریبا 1 وضوح pm طول موج), و محدوده عملکرد از -40 درجه سانتیگراد تا +300 درجه سانتی گراد. FBG های تخصصی با دمای بالا - ساخته شده با تکنیک های بازسازی یا کتیبه لیزر فمتوثانیه - حد بالایی را تا +800 درجه سانتی گراد یا حتی +1,000 درجه سانتی گراد. زمان پاسخ به اتصال حرارتی بین فیبر و هدف اندازه گیری بستگی دارد, و به طور معمول است 0.1 به 1 دوم. نرخ های به روز رسانی بازپرس از 1 هرتز برای نظارت استاتیک تا چندین کیلوهرتز برای اندازهگیریهای دینامیکی.
برنامه های کاربردی FBG
سنسورهای دمای FBG در نظارت بر سیم پیچ چند نقطه ای ترانسفورماتور قدرت استفاده می شود (که در آن مزیت مالتی پلکس نفوذ فیبر را کاهش می دهد), پایش سلامت سازه پل ها, ساختمان ها, و مواد کامپوزیت, نقشه برداری دمای اجزای هوافضا و هواپیما, نظارت بر پره های توربین بادی, نظارت بر زیرساخت های راه آهن, سنجش دمای تاسیسات هسته ای, پایش دمای دستگاه پزشکی, و پروفیل دمای چند نقطه ای فرآیند صنعتی. مانند تمام سنسورهای فیبر نوری, FBG ها ایمنی کامل EMI و ایزولاسیون گالوانیکی را فراهم می کنند.
11. سنسورهای دمای فیبر نوری نیمه هادی GaAs
اصل کار
را GaAs (آرسنید گالیوم) سنسور دمای فیبر نوری از وابستگی دمایی فاصله باند نوری یک کریستال نیمه هادی استفاده می کند. GaAs یک نیمه هادی مستقیم باند III-V است که انرژی گپ باند آن با افزایش دما تقریباً به صورت خطی کاهش می یابد., پیروی از رابطه تجربی ورشنی. همانطور که فاصله باند کاهش می یابد, لبه جذب نوری - طول موجی که در آن ماده از شفاف به جذب قوی تبدیل می شود - به طول موج های طولانی تر تغییر می کند. (تغییر قرمز) با نرخ تقریبی 0.4 nm/°C.
در ساخت سنسور, یک تراشه کریستالی نازک GaAs (معمولاً 100 تا 300 میکرومتر ضخامت دارند) در انتهای یک فیبر نوری نصب شده است. بازپرس نور پهنای باند نزدیک به مادون قرمز را از طریق فیبر به تراشه GaAs منتقل می کند. فوتون هایی با انرژی بیشتر از شکاف باند (طول موج کوتاهتر از لبه جذب) توسط کریستال جذب می شوند. فوتون هایی با انرژی کمتر از شکاف باند (طول موج بیشتر) از کریستال عبور می کنند و توسط یک پوشش آینه ای در قسمت پشتی منعکس می شوند, بازگشت از طریق فیبر به بازجو. موقعیت طیفی لبه جذب در سیگنال منعکس شده توسط یک طیف سنج یا سیستم آشکارساز انتخابی طول موج اندازه گیری می شود و با استفاده از کالیبراسیون ذخیره شده به دما تبدیل می شود..
ویژگی های سنسور GaAs
سنسورهای دمای فیبر نوری GaAs معمولاً در محدوده 40- درجه سانتیگراد کار می کنند +250 درجه سانتی گراد با دقت 0.5± درجه سانتی گراد تا 1± درجه سانتی گراد و قدرت تفکیک پذیری 0.1 درجه سانتی گراد. اندازه گیری بر اساس یک ویژگی کریستالوگرافی بنیادی است (انرژی باند شکاف) که بسیار پایدار و قابل تکرار است, ارائه پایداری کالیبراسیون طولانی مدت خوب. تراشه کریستالی GaAs فشرده است, قوی, و غیرفعال - بدون نیاز به تحریک الکتریکی در نقطه سنجش.
در مقایسه با سنسورهای فلورسانس, سنسورهای GaAs محدوده دمایی باریک تری دارند (250 درجه سانتی گراد در مقابل. 450 درجه سانتیگراد حد بالایی), دقت قابل دستیابی کمتر (± 0.5 درجه سانتیگراد در مقابل. ± 0.1 درجه سانتی گراد), و نیاز به سیستم اندازه گیری طیفی پیچیده تری در بازپرس دارد. با این حال, تغییر لبه جذب GaAs یک ویژگی نوری کاملاً غیرفعال است (هیچ فرآیند تحریک / انتشار فلورسنت درگیر نیست), و برخی از مهندسان و سازندگان این سادگی را برای کاربردهای خاص ترجیح می دهند. سنسورهای دمای فیبر نوری GaAs در درجه اول در نظارت بر سیم پیچ ترانسفورماتور قدرت استفاده می شود, نظارت بر تابلو برق, و اندازهگیری دمای موتور الکتریکی - همان کاربردهای اصلی که توسط سنسورهای فلورسانس ارائه میشوند. انتخاب بین فلورسانس و GaAs در این کاربردها اغلب توسط اکوسیستم سازنده انجام می شود, ترجیحات بازار منطقه ای, و ملاحظات زنجیره تامین به جای برتری فنی اساسی.
12. مقایسه فناوری: فلورسانس در مقابل. DTS در مقابل. FBG در مقابل. GaAs
| پارامتر | فروپاشی فلورسانس | DTS (رامان) | گریتینگ فیبر براگ | نیمه هادی GaAs |
|---|---|---|---|---|
| نوع اندازه گیری | نقطه | توزیع شده است (مستمر) | شبه توزیع شده (مالتی پلکس شده) | نقطه |
| اصل حس کردن | زمان فروپاشی فلورسانس | نسبت پس پراکندگی رامان | تغییر طول موج براگ | جابجایی لبه جذب باند |
| محدوده دما | -200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد | -40 درجه سانتیگراد تا +700 درجه سانتی گراد | -40 درجه سانتیگراد تا +300 درجه سانتی گراد (std) / +800 درجه سانتی گراد (خاص) | -40 درجه سانتیگراد تا +250 درجه سانتی گراد |
| دقت | ± 0.1 درجه سانتی گراد تا 0.5 ± درجه سانتی گراد | ± 0.5 درجه سانتیگراد تا 2± درجه سانتیگراد | ± 0.5 درجه سانتیگراد تا 1± درجه سانتیگراد | ± 0.5 درجه سانتیگراد تا 1± درجه سانتیگراد |
| قطعنامه | 0.01-0.1 درجه سانتی گراد | 0.01-0.1 درجه سانتی گراد | 0.1 درجه سانتی گراد | 0.1 درجه سانتی گراد |
| تفکیک فضایی | N/A (نقطه) | 0.25-2 متر | طول رنده (1-10 میلی متر) | N/A (نقطه) |
| محدوده حسگر/طول فیبر | تا 1,000 متر | 1-50 کیلومتر | تا 100 متر (آرایه سنسور معمولی) | تا 500 متر |
| امتیاز در فیبر | 1 | هزاران (مستمر) | 10-50+ | 1 |
| زمان پاسخگویی | 0.1-3 ثانیه | ثانیه تا دقیقه | 0.1-1 ثانیه | 0.5-3 ثانیه |
| خود ارجاع دادن | بله (زمان پوسیدگی) | بله (نسبت متریک) | بله (با طول موج رمزگذاری شده) | بله (با طول موج رمزگذاری شده) |
| حساسیت به کرنش | هیچ کدام | حداقل | بله (متقاطع حساس) | هیچ کدام |
| ایمنی EMI | کامل | کامل | کامل | کامل |
| جداسازی گالوانیکی | مجموع | مجموع | مجموع | مجموع |
| هزینه بازجو | متوسط ($2K – 10 هزار دلار) | بالا ($30K– 150 هزار دلار +) | بالا ($10K – 50 هزار دلار) | متوسط-بالا ($3K – 12 هزار دلار) |
| هزینه هر امتیاز | کم-متوسط | خیلی کم (در هر نقطه) | کم (با مالتی پلکس) | کم-متوسط |
| قدرت اولیه | دقت, محدوده, ثبات برای اندازه گیری نقطه | پوشش مستمر در فواصل طولانی | مالتی پلکس چند نقطه ای روی تک فیبر | منفعل, اندازه گیری نقطه پایدار |
| سررسید بازار | بسیار بالا (30+ سال) | بالا (25+ سال) | بالا (20+ سال) | بالا (25+ سال) |
13. نحوه انتخاب سنسور دمای فیبر نوری مناسب
چارچوب تصمیم گیری
انتخاب سمت راست سنسور دمای فیبر نوری با تعریف واضح نیاز اندازه گیری در چهار بعد کلیدی شروع می شود: تعداد و توزیع مکانی نقاط اندازه گیری, دقت و محدوده دمایی مورد نیاز, شرایط محیطی در محل سنجش, و بودجه سیستم.
اگر نیاز به اندازه گیری دما در یک یا چند نقطه حساس خاص با دقت بالا (± 0.1 درجه سانتی گراد تا 0.5 ± درجه سانتی گراد), را سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس انتخاب پیشنهادی است. بهترین دقت را ارائه می دهد, وسیع ترین محدوده دما, ثبات طولانی مدت ثابت شده است, و رقابتی ترین هزینه برای تعداد کانال های کوچک. این فناوری مناسب برای نقاط داغ سیم پیچ ترانسفورماتور است, کنتاکت های تابلو برق, سیم پیچ موتور, اندازه گیری های سازگار با MRI, و نظارت بر فرآیند RF/مایکروویو.
اگر نیاز به اندازه گیری دما در بسیاری از نقاط گسسته (10-50+) در امتداد یک مسیر فیبر واحد, و دقت متوسط (± 0.5 درجه سانتیگراد تا 1± درجه سانتیگراد) کافی است, سنسورهای دمای FBG مزایای قابل توجهی در کابل کشی و نصب از طریق مالتی پلکس کردن طول موج ارائه می دهد. این برای نظارت بر ساختار چند نقطه ای مناسب است, مانیتورینگ ترانسفورماتور یا ژنراتور چند ناحیه ای, و پروفایل دمای فرآیند را در مکان های مجزا توزیع کرد.
اگر نیاز دارید پروفایل دما مداوم در فواصل طولانی (صدها متر تا ده ها کیلومتر) با دقت متوسط و وضوح فضایی, سنجش دمای توزیع شده (DTS) تنها راه حل است. هیچ فناوری دیگری نمی تواند پوشش فضایی مداوم را در چنین فواصل فراهم کند. DTS استاندارد نظارت بر خطوط لوله است, نظارت بر کابل برق, تشخیص آتش سوزی تونل, و پروفایل دمای چاه.
اگر نیاز دارید یک سنسور نقطه ای برای نظارت بر تجهیزات قدرت و سازنده تجهیزات یا زنجیره تامین شما توانایی با تکنولوژی GaAs, حسگرهای GaAs یک جایگزین اثبات شده و قابل اعتماد برای سنسورهای فلورسانس برای این حوزه کاربردی خاص ارائه می کنند.
معیارهای انتخاب عملی
فراتر از نوع تکنولوژی, معیارهای انتخاب عملی شامل رابط های ارتباطی بازجو است (4– 20 میلی آمپر, مدباس, IEC 61850, OPC UA, اترنت/IP), تعداد کانال ها و قابلیت گسترش, ساخت پروب و رتبه بندی زیست محیطی (رتبه بندی IP, درجه حرارت, سازگاری شیمیایی, صدور گواهینامه برای جوهای انفجاری), نوع کابل فیبر و استاندارد کانکتور, سابقه فروشنده و پایگاه نصب شده در منطقه برنامه شما, و در دسترس بودن پشتیبانی فنی محلی و قطعات یدکی. برای نصب دائمی در زیرساخت های حیاتی, ترجیح فروشندگان با سوابق قابل اطمینان میدانی نشان داده شده از 10+ سالها و یک سیستم مدیریت کیفیت مستند.
14. سوالات متداول - سنسور دمای فیبر نوری چیست؟?
Q1: سنسور دمای فیبر نوری به زبان ساده چیست؟?
الف سنسور دمای فیبر نوری دستگاهی است که دما را با استفاده از نور به جای برق اندازه گیری می کند. یک فیبر شیشه ای نازک نور را به نقطه حسی می برد که در آن دما نور را به روشی قابل اندازه گیری تغییر می دهد - سرعت محو شدن آن را تغییر می دهد. (فلورسانس), چه رنگی منعکس شده است (FBG), چه طول موج هایی جذب می شوند (GaAs), یا چقدر نور به عقب پراکنده می شود (DTS). زیرا هیچ برقی در نقطه اندازه گیری درگیر نیست, سنسور کاملاً در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون است, ایمن در ولتاژ بالا, و مناسب برای محیط های انفجاری یا تشعشعی.
Q2: چهار نوع اصلی سنسور دمای فیبر نوری چیست؟?
چهار نوع اصلی هستند: سنسورهای فروپاشی فلورسانس (اندازه گیری طول عمر فلورسانس فسفر در نوک فیبر - پرکاربردترین), سنسورهای دمایی توزیع شده (DTS) (اندازه گیری پراکندگی رامان در طول کل فیبر), گریتینگ فیبر براگ (FBG) حسگرها (اندازه گیری تغییر طول موج یک توری حک شده در فیبر), و سنسورهای نیمه هادی GaAs (اندازه گیری تغییر لبه جذب یک کریستال آرسنید گالیم). هر نوع از اصول فیزیکی متفاوتی استفاده می کند و نیازهای کاربردی متفاوتی را برآورده می کند.
Q3: کدام نوع سنسور دمای فیبر نوری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد?
را سنسور دمای فیبر نوری مبتنی بر فلورسانس پرکاربردترین نوع برای اندازه گیری دمای نقطه ای است. رهبری آن در بازار بیش از سه دهه را در بر می گیرد و بر اساس ترکیبی بی نظیر از دقت بالا است (± 0.1 درجه سانتی گراد), محدوده دمایی گسترده (-200 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتی گراد), پایداری کالیبراسیون طولانی مدت, اصل اندازه گیری خود ارجاعی, و قابلیت اطمینان ثابت شده در برنامه های کاربردی مانند ترانسفورماتورهای قدرت, سیستم های ام آر آی, و تجهیزات گرمایش RF.
Q4: سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس چگونه کار می کند؟?
بازپرس یک پالس نوری را از طریق فیبر به یک فسفر در نوک پروب می فرستد. فسفر نور را جذب می کند و فلورسانس از خود ساطع می کند که محو می شود (پوسیدگی می کند) به صورت تصاعدی پس از پایان نبض. سرعت این فروپاشی - طول عمر فلورسانس - به طور قابل پیش بینی با دما تغییر می کند: دمای بالاتر به معنای پوسیدگی سریعتر است. با اندازه گیری زمان پوسیدگی, دستگاه دما را تعیین می کند. زیرا زمان پوسیدگی یک ویژگی ذاتی فسفر است, اندازه گیری مستقل از قدرت سیگنال است, تلفات فیبر, یا پیری LED.
Q5: سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده چیست (DTS)?
سنجش دمای توزیع شده (DTS) از پراکندگی برگشتی رامان در یک فیبر نوری معمولی برای اندازه گیری دما به طور مداوم در تمام طول فیبر استفاده می کند.. یک پالس لیزر به فیبر فرستاده می شود, و این ابزار پراکندگی برگشتی رامان وابسته به دما را در هر نقطه در امتداد فیبر تجزیه و تحلیل می کند (استفاده از زمان پرواز برای تعیین موقعیت). یک سیستم DTS منفرد می تواند دما را در هزاران نقطه در فواصل تا حداکثر نظارت کند 50 کیلومتر, آن را برای خط لوله ایده آل می کند, کابل برق, و نظارت بر تونل.
Q6: سنسور دمای FBG چیست؟?
یک FBG (گریتینگ فیبر براگ) سنسور دما از یک توری نوری کوچک نوشته شده در هسته فیبر استفاده می کند که طول موج خاصی از نور را منعکس می کند. وقتی دما تغییر می کند, طول موج منعکس شده تقریباً 10-13 pm/°C تغییر می کند. چندین FBG در طول موج های مختلف را می توان در طول یک فیبر منفرد مالتی پلکس کرد, فعال کردن بیش از 10 تا 50 نقطه اندازه گیری دما در هر فیبر - قابلیت منحصر به فردی که در سایر انواع سنسور فیبر نوری موجود نیست.. FBG ها به کرنش نیز حساس هستند, بنابراین برای اندازه گیری فقط دما به نصب بدون کرنش نیاز است.
Q7: سنسور دمای فیبر نوری GaAs چیست؟?
الف سنسور دمای فیبر نوری GaAs از یک تراشه نیمه هادی گالیوم آرسنید در نوک فیبر استفاده می کند. فاصله باند GaAs با دما تغییر می کند, جابجایی لبه جذب نوری در حدود 0.4 nm/°C. با اندازه گیری این تغییر طیفی, سیستم دما را تعیین می کند. سنسورهای GaAs معمولاً تا 40- درجه سانتیگراد را پوشش می دهند +250 درجه سانتیگراد با دقت ± 0.5 درجه سانتیگراد و عمدتاً برای نظارت بر ترانسفورماتور قدرت و تابلو برق به عنوان جایگزینی برای سنسورهای فلورسانس استفاده می شود..
Q8: چرا سنسورهای دمای فیبر نوری در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون هستند؟?
همه سنسورهای دمای فیبر نوری در برابر EMI مصون هستند زیرا فیبر نوری از شیشه ساخته شده است - یک عایق دی الکتریک که نمی تواند جریان الکتریکی را هدایت کند و به میدان های الکترومغناطیسی پاسخ نمی دهد.. هیچ سیم فلزی وجود ندارد, بدون مدارهای الکترونیکی, و هیچ سیگنال الکتریکی در نقطه سنجش وجود ندارد. اطلاعات دما توسط نور منتقل می شود, که تحت تأثیر میدان های الکتریکی قرار نمی گیرد, میدان های مغناطیسی, فرکانس های رادیویی, یا تشعشعات مایکروویو. این مصونیت یک ویژگی فیزیکی ذاتی است, نه یک سپر مهندسی شده که بتوان با تداخل قوی تر بر آن غلبه کرد.
Q9: آیا سنسورهای دمای فیبر نوری می توانند جایگزین ترموکوپل ها و RTD ها شوند?
در بسیاری از کاربردها, بله. سنسورهای دمای فیبر نوری - به ویژه سنسورهای مبتنی بر فلورسانس - می توانند جایگزین ترموکوپل ها و RTD ها در هر جایی که ایمنی EMI وجود داشته باشد., عایق ولتاژ بالا, ایمنی ذاتی, یا پایداری کالیبراسیون طولانی مدت مورد نیاز است. آنها دقت و زمان پاسخگویی قابل مقایسه یا بهتری را ارائه می دهند. با این حال, سنسورهای فیبر نوری هزینه اولیه سیستم بالاتری دارند (مخصوصا بازجو), نیاز به رسیدگی دقیق تری به فیبر نوری ظریف دارد, و ممکن است در محیط های خوش خیم که ترموکوپل های ارزان قیمت به اندازه کافی کار می کنند قابل توجیه نباشد.. انتخاب باید بر اساس الزامات برنامه باشد تا استراتژی جایگزینی کامل.
Q10: سنسورهای دمای فیبر نوری چقدر عمر می کنند؟?
پروب های دمای فیبر نوری فلورسانس نصب شده در ترانسفورماتورهای قدرت به طور معمول برای کار می کنند 15 به 25+ سال بدون تعویض یا کالیبراسیون مجدد. مواد حسگر فسفر از نظر شیمیایی بی اثر و از نظر حرارتی پایدار هستند, در شرایط عادی تخریب ناچیز را نشان می دهد. فیبر نوری سیلیکا عمر مفید ثابت شده ای دارد 25 سال. شکست پروب, زمانی که رخ می دهد, تقریبا همیشه به دلیل شکستگی فیبر مکانیکی به جای تخریب عنصر حسگر است. سیستم های DTS و FBG در تاسیسات دائمی نیز طول عمر عملیاتی چند دهه را نشان می دهند.
Q11: هزینه یک سیستم سنسور دمای فیبر نوری چقدر است؟?
هزینه سیستم بسته به نوع فناوری و تعداد کانال به طور قابل توجهی متفاوت است. الف سنسور دمای فیبر نوری فلورسانس سیستم معمولاً دلار آمریکا هزینه دارد 2,000 به 10,000 برای بازجو و دلار آمریکا 100 به 500 هر پروب - مقرون به صرفه ترین گزینه برای تعداد کانال های کوچک تا متوسط است. سیستم های FBG دلار آمریکا هزینه کرد 10,000 به 50,000 برای بازپرس، اما زمانی که بسیاری از حسگرها روی فیبرهای منفرد مالتی پلکس شده اند، هزینه هر نقطه کمتری را به دست آورید. سیستم های DTS دلار آمریکا هزینه کرد 30,000 به 150,000+ برای بازپرس، اما با توجه به هزاران نقطه اندازه گیری در هر کانال، هزینه بسیار کم در هر نقطه را ارائه می دهد. سیستم های GaAs قیمتی در مقایسه با سیستم های فلورسانس دارند. در تمام موارد, این سرمایهگذاری با قابلیتهای اندازهگیری منحصربهفردی که هیچ حسگر معمولی نمیتواند در محیطهای هدف فراهم کند، توجیه میشود.
Q12: سنسورهای دمای فیبر نوری را از کجا می توانم خریداری کنم?
FJINNO (www.fjinno.net) فراهم می کند سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسانس و راه حل های کامل سیستم اندازه گیری برای قدرت, صنعتی, پزشکی, و کاربردهای علمی. سیستم های FJINNO دارای اندازه گیری فروپاشی فلورسانس با دقت بالا هستند, بازجوهای چند کاناله, طرح های کاوشگر ناهموار برای ترانسفورماتور, تابلو برق, و کاربردهای موتور, و رابط های استاندارد ارتباطی صنعتی از جمله Modbus, IEC 61850, و خروجی آنالوگ 4-20 میلی آمپر.
سلب مسئولیت: اطلاعات ارائه شده در این مقاله برای اهداف آموزشی و مرجع عمومی است. مشخصات محصول خاص, ویژگی های عملکرد, و قیمت بسته به سازنده متفاوت است, مدل, و پیکربندی. تمام داده های فنی ذکر شده نشان دهنده مقادیر معمولی است که در محصولات تجاری سنجش دما فیبر نوری یافت می شود و نباید به عنوان مشخصات تضمین شده برای هیچ سیستم خاصی استفاده شود.. همیشه قبل از مشخص کردن یا خرید تجهیزات سنجش دمای فیبر نوری با اسناد رسمی سازنده مشورت کنید و ارزیابی مستقل انجام دهید.. FJINNO (www.fjinno.net) از پرس و جوهای فنی استقبال می کند و توصیه های کاربردی خاص را ارائه می دهد تا به شما کمک کند تا راه حل بهینه سنجش دمای فیبر نوری را برای نیازهای خود انتخاب کنید..
سنسور دمای فیبر نوری, سیستم مانیتورینگ هوشمند, تولید کننده فیبر نوری توزیع شده در چین
 |
 |
 |