מהי מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים? למה להשתמש במערכת מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים?

סקירה כללית של מדידת טמפרטורת סיבים אופטיים
1、 מה זה מדידת טמפרטורה של סיבים אופטיים
מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים היא טכנולוגיה המשתמשת בסיבים אופטיים כרכיבי חישה למדידת טמפרטורה. סיבים אופטיים, ידוע גם בשם סיב אופטי, הוא חומר מוביל גל דיאלקטרי גלילי נפוץ. המהות של טכנולוגיית חישת סיבים אופטיים היא זיהוי מטרות באמצעות אור כנשא הנמדד באמצעות תקשורת סיבים אופטיים.

מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים לטכנולוגיה יש מספר סוגים. מדידת טמפרטורה מבוססת נקודה היא פריסה של בדיקה טמפרטורה אחת באזורי מפתח מסוימים של המערכת לצורך מדידה.
1. חישת טמפרטורה של סיבים אופטיים פלואורסצנטיים טכנולוגיה היא טכניקה הכוללת ציפוי חומר ניאון על קצה כבל סיב אופטי. על ידי מדידת זמן ההתפרקות של אנרגיית הקרינה וניצול מתאם הטמפרטורה של זמן הזוהר האחורי הפנימי של החומר הפלורסנטי, ניתן לקבל את ערך הטמפרטורה של הנקודה הנמדדת. זה מתאים לטווח טמפרטורות של -50-200 ℃ ובעל דיוק של בערך ± 1 ℃. הוא משמש בעיקר למדידת טמפרטורה בתוך ציוד חשמלי ויש לו מאפיינים של גודל קטן, אינטגרציה קלה, ביצועים אמינים, עמידות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, ביצועי בידוד טובים, התקנה נוחה, ורשת גמישה.

2. טכנולוגיית מדידת טמפרטורת סיבי גליום ארסניד מטביעה חומר גבישי גליום ארסניד בקצה הרחוק של הסיב כבדיקת טמפרטורה, מזריק אור חודר למכשיר הקצה הקרוב של הסיב, ומשיג את פרמטרי הטמפרטורה בבדיקה על ידי ניתוח הספקטרום של האור המוחזר. היתרון שלו הוא שטמפרטורת הגשושית מתקבלת באמצעות מדידה ספקטרלית מוחלטת, מבלי לערב כיול באתר. לבדיקה יש אוניברסליות טובה, ומרחק החישה יכול לעלות על 500 מטר. חיי מקור האור והיציבות לטווח ארוך עולים על זיהוי מקוון 30 שנים, אבל העלות גבוהה.

3. מדידת סיבים בראג
מדידת הטמפרטורה הנקודתית מחוברת בסדרה לאורך כיוון ההתפשטות של הסיב האופטי ליצירת שיטת מדידה המכסה זיהוי טמפרטורה רב-נקודתי. לְדוּגמָה, במערכת מדידת טמפרטורה עם סיבים מרובים של Bragg מחוברים בסדרה, מספר סיבי Bragg רשתות Bragg עם אורכי גל מרכזיים שונים נוצרים על ידי חשיפה וחריטה באמצעות קרינה אולטרה סגולה לאורך כיוון האורך של הסיב האופטי. כאשר טמפרטורת הסביבה של סורג בראג משתנה, גם אורך הגל של אות השתקפות הסורג משתנה. למערכת זו נפח בדיקה קטן, כיפוף מתאים של הנתיב האופטי, התנגדות לקרינה אלקטרומגנטית, וקל לבצע טלמטריה. אוּלָם, החוזק המכני של סורג בראג סיב נמוך, והוא ניזוק בקלות בתנאי עבודה מורכבים. הרגישות של דמודולציה באורך גל היא גם בעיה. סחיפת אורך הגל של האור המוחזר הנגרמת מעליית טמפרטורה של עשרות מעלות אינה עולה על 1nm. מדידה מבוזרת במלואה מתייחסת לשימוש בסיבים אופטיים גם כערוץ להעברת אותות אופטיים וגם חומר רגיש לטמפרטורה להובלת שינויי טמפרטורה. על ידי פריסת מכשיר ניטור וסיב חישה, ניתן להפחית את עלות הניטור ליחידת אורך סיב ככל שמרחק החישה גדל. זהו פתרון הנדסי מבטיח ביותר למדידת טמפרטורה.

2、 למה להשתמש במדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים?

（1） יתרונות בסביבות מיוחדות

הפרעות אנטי אלקטרומגנטיות
בסביבות מסוימות עם הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות, כגון סביב ציוד מתח גבוה במערכות חשמל, ליד מנועים גדולים, או במקומות עם ציוד אלקטרוני צפוף, חיישני טמפרטורה מסורתיים המבוססים על מדידות אותות חשמליים (כמו צמדים תרמיים, תרמיסטורים, וכו') יושפע מהפרעות אלקטרומגנטיות, התוצאה היא מדידות לא מדויקות או אפילו חוסר יכולת לתפקד כראוי. סיב אופטי עצמו הוא מדיום אופטי, וגלי אור אינם יוצרים הפרעות אלקטרומגנטיות, הם גם לא מפחדים מהפרעות אלקטרומגנטיות. לָכֵן, טכנולוגיית מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים יכולה למדוד במדויק טמפרטורה בסביבות הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות כל כך, הבטחת האמינות והיציבות של תוצאות המדידה.
בטיחות פנימית
בסביבות דליקות ונפיצות, כגון אתרי אחסון נפט וגז בתעשייה הפטרוכימית וממכרות פחם תת-קרקעיים, חיישני טמפרטורה חשמליים מסורתיים עשויים ליצור ניצוצות חשמליים עקב עקרון הפעולה שלהם הכולל אותות חשמליים, מה שעלול לגרום לתאונות בטיחות חמורות כגון פיצוצים או שריפות. סיבים אופטיים עשויים מחומרי בידוד כמו זכוכית או פלסטיק, שאינם טעונים ואינם יוצרים ניצוצות חשמליים במהלך תהליך המדידה. לָכֵן, לטכנולוגיית מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים יש מאפייני בטיחות מובנים והיא יכולה למדוד בבטחה טמפרטורה בסביבות מסוכנות אלה, להבטיח ביעילות את בטיחותם של הצוות והציוד.
עמידות בפני קורוזיה
בכמה סביבות כימיות קשות, כגון סדנאות ייצור כימיקלים וניטור ציוד בסביבות ימיות, האוויר עלול להכיל גזים או נוזלים מאכלים, מה שעלול לשתות חיישני טמפרטורת מתכת מסורתיים ולהשפיע על חיי השירות ועל דיוק המדידה שלהם. לחומרים סיבים אופטיים יש עמידות טובה בפני קורוזיה והם יכולים לעבוד ביציבות בסביבות כימיות קשות כל כך במשך זמן רב, הבטחת הדיוק והרציפות של מדידת הטמפרטורה.

（2） יתרונות במדידת מאפיינים
דיוק גבוה ורגישות גבוהה
טכנולוגיית מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים יכולה להשיג מדידת טמפרטורה ברמת דיוק גבוהה ולעמוד בדרישות לדיוק מדידת טמפרטורה בסביבות מורכבות שונות. לְדוּגמָה, בניסויי מחקר מדעיים הרגישים מאוד לשינויי טמפרטורה, או בניטור טמפרטורה של שבבים אלקטרוניים, אפילו שינויי טמפרטורה קטנים יכולים להיות בעלי השפעה משמעותית על תוצאות הניסוי או ביצועי הציוד. טכנולוגיית מדידת טמפרטורה בסיבים אופטיים יכולה ללכוד במדויק את שינויי הטמפרטורה העדינים הללו. הרגישות הגבוהה שלו גם מאפשרת לו להגיב במהירות לשינויי טמפרטורה ולספק משוב בזמן על מידע טמפרטורה, דבר שהוא חיוני בתרחישי יישומים מסוימים הדורשים מהירות תגובה גבוהה לטמפרטורה, כגון ניטור טמפרטורה בתהליכי תגובה כימיים מסוימים.
ניטור למרחקים ארוכים ומדידה מרובת נקודות

סיבים אופטיים יכולים להשיג ניטור טמפרטורה רציף במשך עשרות ואף מאות קילומטרים, ודרך א סיבים אופטיים מבוזרים מערכת מדידת טמפרטורה, ניתן להשיג גם ניטור טמפרטורה במספר נקודות בו זמנית. מאפיין זה הוא בעל משמעות רבה בחלק מתהליכי בניית תשתיות וייצור תעשייתי בקנה מידה גדול. לְדוּגמָה, בניטור צינורות נפט למרחקים ארוכים, ניתן להניח סיבים אופטיים לאורך הצינור כדי לנטר את הטמפרטורה של מספר נקודות לאורך הצינור בבת אחת, ולזהות בזמן חריגות טמפרטורה הנגרמות על ידי דליפות, חסימות, או השפעות סביבתיות חיצוניות בצנרת; בניהול טמפרטורה של מבנים גדולים, ניתן להשתמש בסיבים אופטיים גם לניטור טמפרטורה במקומות שונים בתוך הבניין, השגת ניהול אנרגיה יעיל ותחזוקת ציוד.

（3） יתרונות נוספים

ניתן לקשר עם מערכות אחרות
ניתן לקשר את מערכת מדידת הטמפרטורה בסיבים אופטיים להגנה מפני אש, מערכות אזעקה, וכו. כאשר מזוהה עליית טמפרטורה חריגה, ניתן להפעיל את מערכת האזעקה בזמן כדי להודיע ​​לצוות הרלוונטי לנקוט באמצעים. במקביל, ניתן גם לספק מידע על טמפרטורה למערכת ההגנה מפני אש לצורך התרעה מוקדמת ומניעה לפני התרחשות שריפה. לְדוּגמָה, במקומות מאוכלסים בצפיפות ומרוכזים במטענים כמו קניונים גדולים ומחסנים, הקישור בין מדידת טמפרטורת סיבים אופטיים ומערכות אזעקת אש יכול לשפר ביעילות את רמות בטיחות האש ולהפחית הפסדים מתאונות שריפה.

העברת נתונים וניתוח נוחים
סיבים אופטיים לא יכולים לשמש רק כחיישן טמפרטורה, אלא גם כמדיום למדידת טמפרטורה ושידור, מאפשר העברת נתונים מרחוק ומאפשר למשתמשים לצפות מרחוק ולטפל בתוצאות המדידה. והוא יכול לנתח את נתוני הטמפרטורה שנאספו לפתרון בעיות קל. ברשתות ניטור מרחוק או בקנה מידה גדול של מכשירים מסוימים, הנוחות של העברת נתונים וניתוח יכולה לשפר מאוד את יעילות הניהול, להפחית את עלויות התחזוקה, ולזהות ולטפל בזמן בבעיות פוטנציאליות.

חיישן טמפרטורה בסיבים אופטיים, מערכת ניטור חכמה, יצרן סיבים אופטיים מבוזרים בסין