Le principe fondamental de la thermométrie utilisant des matériaux fluorescents-INNO

Presque tous les matériaux présentent une fluorescence dans des conditions appropriées. La fluorescence peut être succinctement définie comme l'émission de lumière lorsqu'un matériau est exposé à un rayonnement électromagnétique.. Suite à l'excitation initiale, cette émission peut persister pendant un certain temps. Cette période de temps est le produit de nombreuses interactions ayant lieu au niveau atomique et de la quantité d'énergie absorbée.. L'intensité de l'excitation et de l'émission présente des changements exponentiels au fil du temps. Ce double comportement dépendant du temps est une propriété unique qui peut être utilisée pour indiquer l'état des molécules de matériaux fluorescents..

Les scientifiques ont découvert différents types de matériaux fluorescents qui peuvent être dopés avec des éléments spécifiques pour rendre leur comportement fortement dépendant de certaines caractéristiques physiques., qui revêtent une importance pratique pour les applications de détection. Par exemple, il a été découvert que les propriétés fluorescentes de certaines matrices cristallines peuvent être utilisées pour mesurer la température, pression, humidité, oxygène, et du dioxyde de carbone. Toutes ces propriétés physiques peuvent être évaluées en déterminant avec précision les constantes de temps exponentielles de matériaux fluorescents uniques.. Une série de capteurs de température à fibre optique économiques ont été développés qui utilisent ces principes. Un avantage notable des capteurs à fibre optique par rapport aux technologies de détection concurrentes est leur immunité inhérente au bruit et aux interférences électromagnétiques., car ils ne comportent pas de conducteurs métalliques servant d'antennes transmettant le courant et la tension. Cela rend les capteurs à fibre optique fluorescents particulièrement adaptés aux applications dans la transmission d'énergie à haute tension., micro-ondes, et environnements plasma. En plus, la technologie de thermométrie à fibre optique permet l'utilisation de fibres plastiques polymères à gros cœur peu coûteuses dans des applications inférieures à 150°C. Ces fibres plastiques sont très robustes et durables, et ont été largement utilisés dans l'automobile, industriel, et les secteurs des télécommunications.

Solutions de capteurs de température à fibre optique

Les capteurs de température à fibre optique sont constitués d'une ou plusieurs sondes à fibre optique connectées à des appareils électroniques appelés transmetteurs de température. (également appelés conditionneurs de signaux). Des capteurs de température à fibre optique multicanaux ont été développés pour des applications telles que la transmission et la distribution d'énergie.. Différent des précédents transmetteurs de température à fibre optique, qui étaient des appareils de laboratoire encombrants et coûteux, les conditionneurs de signaux à fibre optique sont similaires en apparence et en installation aux thermocouples ou aux RTD (Détecteur de température à résistance) émetteurs. Ils sont montés sur rail DIN et comprennent des sorties analogiques standard 4-20 mA, ainsi que le bus série industriel RS-485 MODBUS pour la communication des appareils en guirlande.. Les sondes optiques des capteurs de température fluorescents à fibre optique partagent également une apparence et une sensation similaires à celles des thermocouples et des RTD standard.. Le coût des capteurs de température à fibre optique est comparable à celui des combinaisons RTD et transmetteurs commerciaux.

La précision et la stabilité des capteurs à fibre optique dépassent celles des thermocouples traditionnels et peuvent se rapprocher du PRT (Thermomètres à résistance platine) dans les applications d'étalonnage. Des solutions sont disponibles avec une stabilité à long terme de ±1°C, ainsi que des produits avec une précision absolue de ±0,1°C.

Surveillance de la température des points chauds des enroulements de transformateur

Capteurs de température à fibre optique, totalement insensible aux environnements EMI/RFI et haute tension, sont le choix idéal pour surveiller les points chauds des enroulements de transformateurs. Précis, en temps réel, des solutions intelligentes de surveillance de la température du réseau ont été développées pour les équipements électriques et de distribution.

Les capteurs de température à fibre optique se sont révélés être une excellente solution pour la mesure de la température des transformateurs secs haute tension et sont désormais considérés comme la méthode privilégiée pour la surveillance des transformateurs.. Les avantages que les capteurs à fibre optique apportent au transport et à la distribution (T&D) les entreprises sont économiquement importantes. En surveillant la température de chaque point chaud d'enroulement de transformateur, les entreprises de services publics peuvent faire fonctionner les transformateurs de type sec à leur capacité maximale sans s'exposer à des conditions de surcharge qui pourraient réduire considérablement la durée de vie du transformateur.. Cette efficacité en matière de débit de transmission et de durée de vie peut permettre d'économiser des fonds importants chaque année, ce qui rend la capacité de température d'enroulement directe une nécessité.

La technologie rentable de détection de température par fibre optique rend la surveillance intelligente de la température des transformateurs de réseau plus convaincante. Les sondes de température à fibre optique sont conçues avec des matériaux à haute rigidité diélectrique, comme les fibres de quartz recouvertes de PTFE et de polyimide, afin qu'ils puissent résister à une immersion à long terme dans l'huile de transformateur et à la désorption du kérosène pendant le processus de fabrication. Les capteurs à fibre optique utilisant des transmetteurs de température optiques spéciaux transmettent des signaux aux sondes directement installées aux emplacements chauds des enroulements de transformateur.. Le transmetteur de température à fibre optique est monté dans une armoire de commande externe, et la sortie de température est entrée dans un logiciel de surveillance en temps réel. Avec capteurs de température optiques installés, les opérateurs peuvent surveiller la charge en temps réel,

Surveillance de la température des appareillages de commutation

Les capteurs de température à fibre optique économiques fournissent une, surveillance en temps réel des températures des appareillages aux points de contact critiques, permettant la détection rapide des surcharges et des défauts. Les transmetteurs de température fournissent une sortie analogique et une communication Modbus RS-485, qui peut être facilement intégré aux automates existants (Contrôleurs logiques programmables) et logiciel de surveillance maître. Les capteurs de température optiques offrent des années de détection précise, garantir un fonctionnement sûr et efficace des appareillages de commutation.

Les fabricants d'appareillages de commutation de puissance du monde entier utilisent des capteurs à fibre optique pour la surveillance intelligente de la température des réseaux critiques et des équipements de commutation haute tension.. Ces capteurs fournissent des données de température en temps réel, permettant aux opérateurs de maximiser l'efficacité de la charge et d'équilibrer les contraintes thermiques qui pourraient conduire à des pannes catastrophiques. Au fil du temps, points de contact de l'appareillage, jeux de barres, et les points de connexion critiques développent des points chauds qui se corrodent lentement, ce qui entraîne une résistance accrue. Si rien n'est coché, même une légère augmentation de la résistance peut rapidement devenir incontrôlée, car une résistance plus élevée produit des conducteurs plus chauds, qui à leur tour génèrent une résistance plus élevée. Donc, T&Les entreprises D précisent souvent l'exigence d'une surveillance continue de la température des appareillages de commutation afin d'optimiser les calendriers de maintenance et de prolonger la durée de vie des équipements..

Cependant, l'un des défis consiste à trouver une technologie rentable pour les applications de détection haute tension. Divers RF (Radiofréquence) sans fil et IR (Infrarouge) des thermomètres ont été utilisés, mais chacun a ses défauts. Les capteurs émetteur/récepteur RF souffrent du bruit et des interférences inhérents présents dans les environnements à haute tension et peuvent perdre le signal ou afficher des pics de température pendant le fonctionnement du commutateur., ce qui peut conduire à de fausses alarmes. De plus, puisque ces capteurs utilisent des composants électroniques, leur plage de température est généralement limitée à moins de 120°C pour une utilisation à long terme. Les capteurs de température infrarouges à distance sont similaires, car ils nécessitent un blindage des fils et des points d'installation spéciaux, et un alignement spatial précis avec la surface de l'objet détecté. Les thermomètres infrarouges sont connus pour signaler les changements de température dus à l'accumulation de poussière et aux changements d'émissivité causés par une corrosion superficielle mineure., en particulier sur les surfaces métalliques brillantes comme les barres omnibus en cuivre. La température signalée peut être déformée par l'énergie infrarouge réfléchie par les objets environnants., et des changements brusques de température ambiante peuvent également provoquer des erreurs de mesure.

Les capteurs de température à fibre optique ne rencontrent aucun des défis techniques associés aux thermomètres sans fil et infrarouges. Les capteurs à fibre optique peuvent être directement acheminés vers les points critiques de surveillance de l'appareillage de commutation.. Les capteurs de température optiques sont connectés de manière rigide aux emplacements des points chauds et ne sont absolument pas affectés par les interférences électromagnétiques et les bruits parasites provoqués par les interrupteurs haute tension.. Les capteurs à fibre optique sont robustes et durables, peut être fabriqué en différentes longueurs, et fonctionnent comme des thermocouples traditionnels. Le plus important, chaque émetteur de capteur de température optique peut surveiller trois phases, fournissant une sortie analogique et une communication numérique RS-485 Modbus RTU. Les sondes de température à fibre optique conviennent parfaitement à la surveillance de la température des appareillages de commutation de réseaux intelligents.

Surveillance de la température des enroulements du générateur

Maintenant, La surveillance en ligne de la température par fibre optique est courante pour les équipements de génération basse et haute tension.. Les capteurs à fibre optique offrent une solution économique et efficace pour la surveillance de la température en temps réel, permettant à l'équipement de fonctionner à des performances optimales et de prolonger sa durée de vie.

Les capteurs de température à fibre optique sont désormais couramment installés dans les grands équipements de moteurs et de générateurs pour assurer une surveillance en temps réel et une protection thermique des enroulements et roulements critiques du stator.. La température de fonctionnement sûre des enroulements des machines tournantes est limitée par la quantité de chaleur que le matériau isolant peut supporter avant de se dégrader.. Cette température et le taux de dégradation varient selon les différentes catégories de matériaux isolants. La dégradation de l'isolation à une température donnée est à peu près proportionnelle à la durée pendant laquelle la température dépasse un seuil critique.. Jusqu'à récemment, RTD (Détecteurs de température à résistance) étaient généralement intégrés dans les enroulements pour assurer une surveillance continue, bien que des inexactitudes causées par des interférences EMI/RFI soient présentes. Maintenant, des capteurs de température à fibre optique économiques peuvent être installés là où les champs électromagnétiques haute tension et alternatifs posent des problèmes aux capteurs à enroulement RTD traditionnels. Des capteurs à fibre optique peuvent être insérés entre les enroulements des moteurs et des générateurs pour des mesures continues de la température afin de protéger l'isolation et de prolonger les programmes de maintenance.. En installant des capteurs de température optiques, les opérateurs peuvent surveiller la charge en temps réel et maximiser l'efficacité énergétique et économique. Une meilleure efficacité énergétique est avantageuse pour les entreprises et bénéfique pour l’environnement.

Surveillance de la température par IRM

Diverses applications des sciences de la vie et de surveillance des patients nécessitent une détection de température par fibre optique de haute précision. Single and multi-channel fiber optic temperature probes are offered for MRI (Imagerie par résonance magnétique), RMN (Nuclear Magnetic Resonance Imaging), and RF (Radiofréquence) environnements, including low-cost disposable temperature probes with fast response and excellent accuracy.

Various life science applications rely on fiber optic temperature sensors for high-precision sensing in environments that are unfavorable for standard thermometers and RTDs (Détecteurs de température à résistance). One use of fiber optic sensors is in MRI, NMRI, and MRT environments for patient monitoring, where extremely high magnetic fields combined with pulsed RF (Radiofréquence) energy prohibit the use of metal sensors. OSENSA’s fiber optic sensors are made of non-metallic materials and are highly suitable for monitoring patient body temperature to ensure that the specific absorption rate of tissue does not exceed destructive levels. Des capteurs de température à fibre optique peuvent également être utilisés pour surveiller les basses températures de refroidissement des aimants supraconducteurs..

Une variété de capteurs de température à fibre optique de haute précision dans différentes tailles et matériaux sont disponibles, parfaitement adapté à l'IRM et à la tomodensitométrie (Tomodensitométrie aux rayons X) études. Les sondes à fibre optique sont constituées de matériaux transparents aux rayons X et de connecteurs non magnétiques, entièrement compatible dans les salles d'IRM et de tomodensitométrie. En outre, réponse rapide, des sondes à fibre optique de très petit diamètre sont disponibles, conçu pour répondre aux exigences de nombreuses applications exigeantes.

Contrôle de la température et des processus des mandrins à semi-conducteurs

Les capteurs de température à fibre optique de haute précision sont conçus pour répondre aux exigences strictes des applications de contrôle de processus de semi-conducteurs. Des solutions OEM personnalisées offrant une réponse rapide pour les applications de gravure de diélectriques et de conducteurs sont fournies pour la détection optique de température avec et sans contact.. Les capteurs à fibre optique sont intégrés dans plusieurs zones des mandrins électrostatiques pour offrir un contrôle et une uniformité thermique maximaux.

De nombreuses applications de traitement de plaquettes semi-conductrices reposent sur température de la fibre optique capteurs pour un contrôle précis des processus en RF élevées (Radiofréquence) et environnements plasma. Dans les applications de traitement typiques, des tranches de silicium sont placées sur un mandrin électrostatique qui est rapidement chauffé et refroidi dans un environnement plasma. Des capteurs de température à fibre optique sont intégrés à la base du mandrin électrostatique, offrant une haute précision et une réponse rapide pour un contrôle rigoureux des processus. Chaque mandrin électrostatique est divisé en plusieurs zones, nécessitant plusieurs capteurs de température à fibre optique pour maximiser l'uniformité de la température sur la surface de la plaquette. Les applications de semi-conducteurs qui utilisent généralement ce type de configuration sont les processus de gravure de diélectriques et de conducteurs..

Pour un dépôt chimique en phase vapeur amélioré au plasma (EPCVD) processus, des réacteurs à pomme de douche sont utilisés pour disperser les gaz de réaction dans toute la chambre de traitement tout en appliquant une forte puissance RF. Dans ces applications, des capteurs de température à fibre optique sont utilisés pour contrôler la température de la pomme de douche et surveiller les températures des parois latérales afin de minimiser les dépôts sur les surfaces de la chambre. Des capteurs de température à fibre optique sont développés pour prendre en charge divers processus de semi-conducteurs de pointe. Les capteurs présentent une structure géométrique sans contact, avec des matériaux de détection intégrés à la base du mandrin électrostatique, tandis que la fibre optique est positionnée à distance. Cette méthode maximise les temps de réponse et élimine les pertes de conduction de la tige. Il simplifie également le remplacement et la remise à neuf des pinces électroniques.

Contrôle du chauffage par micro-ondes et inductif

Les capteurs de température à fibre optique multicanaux constituent une solution économique et pratique pour la surveillance de la température dans les processus industriels à micro-ondes., y compris la chimie assistée par micro-ondes, stérilisation par micro-ondes, et frittage au micro-ondes. Les sondes de température optiques pour les environnements micro-ondes sont fabriquées à partir de matériaux offrant une compatibilité chimique et biologique maximale., ou en acier inoxydable robuste et céramique haute température.

Les capteurs de température à fibre optique sont intrinsèquement insensibles aux rayonnements micro-ondes et aux champs électromagnétiques haute fréquence.. Les environnements micro-ondes utilisant des capteurs de température à fibre optique comprennent les fours à micro-ondes industriels pour la transformation et le séchage des aliments., fours à micro-ondes pour la fusion du verre, et pour sécher le papier, textile, ou du bois. D'autres applications incluent le frittage par micro-ondes de céramiques et d'instruments dentaires, stérilisation par micro-ondes, et lutte antiparasitaire par micro-ondes.

Les sondes de température à fibre optique développées peuvent être personnalisées pour une variété d'applications industrielles de fours à micro-ondes et de fours.. La technologie permet également des mesures optiques de température sans contact à courte portée et peut mesurer des températures dépassant des seuils très élevés..

Les radiateurs et fours à induction utilisent des champs électromagnétiques alternatifs de haute puissance pour chauffer rapidement des objets conducteurs.. Un exemple est l'utilisation du chauffage par induction du fût et du moule pour les équipements de moulage par injection.. These heaters operate at frequencies ranging from 5 to 100kHz and can consume power from 10 to 40kW. Industrial-grade fiber optic temperature sensors are particularly suited to these applications due to their robustness against strong electromagnetic energy, haute fiabilité, and rapid response times. Multi-channel temperature transmitters (conditionneurs de signaux) with 4-20mA analog outputs can be easily integrated into injection molding process control equipment.

Research and Education Fiber Optic Temperature Sensors

Research and development activities that require precise fiber optic temperature sensing solutions. Software and fiber optic probes can be customized and calibrated for various laboratory and testing applications. Fiber optic temperature sensors are often selected for research applications due to their immunity to strong electromagnetic fields, nucléaire, et rayonnement X. En raison de leur flexibilité et de leur facilité d’utilisation, les capteurs à fibre optique sont le choix idéal pour les applications de recherche. Installez simplement le logiciel et connectez le câble USB pour commencer la surveillance optique de la température.. Les ingénieurs de support d'application fourniront une assistance amicale, et pour les applications plus exigeantes, des services de conseil en ingénierie peuvent être offerts.

Les capteurs de température à fibre optique conviennent également parfaitement aux travaux de laboratoire des étudiants et proposent des activités pédagogiques uniques aux professeurs de physique., chimie, biologie, électronique, et instruments. Un logiciel avancé facilite l'enregistrement et l'étalonnage simples de la température à faible coût.