Sensor Suhu Serat Optik Fiber M-INNO

Penerapan Sensor Suhu Fiber Fiber M untuk Pemantauan Suhu di Lingkungan Suhu Tinggi dan Keras

1、 Model umum sensor suhu serat optik Fiber M

Sensor suhu serat M mungkin memiliki beberapa model untuk disesuaikan dengan skenario aplikasi yang berbeda. Di pasar saat ini, beberapa model sensor suhu serat optik memiliki parameter kinerja unik dan rentang yang dapat diterapkan. Misalnya, model AF28- OPTIK3000X2 (nomor stok: M241812）1， Ia menggunakan serat optik multimode untuk menyediakan isolasi tegangan tinggi, dan casingnya terbuat dari bahan stainless steel, yang dapat memenuhi persyaratan instalasi lingkungan industri. Antarmuka model sensor ini adalah antarmuka serat optik ST, Yang mudah dipasang dan memiliki kinerja anti-interferensi yang tinggi. Keseluruhan, sangat cocok untuk pengoperasian di lingkungan yang keras. Kisaran pengukuran suhunya adalah -55 °C -+125 °C, dengan kesalahan pengukuran suhu kurang dari atau sama dengan 0.5 ℃ dalam jangkauan penuh. Resolusi pengukuran suhu adalah ± 0.1 °C, siklus pengukuran suhu adalah 45 Detik, kisaran suhu probe adalah -100 °C -+260 °C, panjang serat kurang dari atau sama dengan 50m (serat multimode), metode antarmuka adalah antarmuka ST, masa pakai baterai adalah 4.5 Tahun, suhu pengoperasian adalah -40 °C -+80 °C, dan ukuran probe adalah 8 (diameter) mm× 200 (panjang) Mm. Sebagai tambahan, ada AF28-optic3000 (nomor perpustakaan: M178113) pola Sensor Suhu Serat Optik 2, yang memiliki akurasi suhu ± 0.5 °C, antarmuka serat optik SC, rentang pengukuran suhu -40 °C -+125 ℃ atau -40-+200 °C (dapat dipilih pengguna), resolusi suhu 12 bit (0.0625 °C), dan kecepatan pengukuran suhu 10 detik atau 45 Detik (dapat dipilih pengguna). Model yang berbeda ini dapat memantau suhu untuk kondisi pengoperasian yang berbeda berdasarkan parameternya masing-masing.

2、 Karakteristik dan persyaratan pemantauan suhu pada suhu tinggi dan lingkungan yang keras

（1） Karakteristik pemantauan suhu pada suhu tinggi dan lingkungan yang keras
Kompleksitas lingkungan
Di lingkungan bersuhu tinggi dan keras, sering kali ada banyak faktor kompleks yang terlibat. Misalnya, di sekitar beberapa tungku industri, selain suhu tinggi, mungkin juga ada polutan seperti debu dan gas korosif. Dekat tungku pabrik peleburan baja, sejumlah besar partikel debu dipancarkan ke lingkungan sekitar bersama dengan udara panas, yang dapat menyerap ke sensor suhu dan mengganggu pengoperasian normalnya. Sementara itu, dengan reaksi kimia selama proses metalurgi, gas korosif seperti sulfur dioksida dihasilkan, menimbulkan risiko korosi pada sensor suhu.
Kebocoran dan penguapan bahan baku kimia sering terjadi di lingkungan produksi bahan kimia bersuhu tinggi. Misalnya, setelah kebocoran bahan baku kimia asam atau basa, keasaman dan alkalinitas lingkungan sekitar akan berubah, yang memiliki tingkat dampak yang berbeda-beda pada material cangkang dan komponen internal sensor suhu, dan dapat menyebabkan masalah seperti korosi pada cangkang sensor dan arus pendek sirkuit internal.
Amplitudo variasi suhu yang besar
Kisaran fluktuasi suhu di lingkungan bersuhu tinggi bisa sangat besar. Mengambil contoh lingkungan pengujian mesin di bidang dirgantara, suhu meningkat dengan cepat dari suhu kamar hingga ribuan derajat Celcius selama mesin dihidupkan dan dioperasikan. Di ruang bakar mesin, suhunya bisa mencapai sekitar 2000-3000 °C, saat berada di luar bodi mesin, suhunya mungkin mendekati suhu kamar. Perbedaan suhu yang begitu besar menuntut kemampuan adaptasi peralatan pemantauan suhu yang tinggi.
Di beberapa kiln bersuhu tinggi, suhu di dalam kiln perlu dikontrol secara tepat antara beberapa ratus derajat hingga lebih dari seribu derajat selama pembakaran keramik. Dari tahap pemanasan awal kiln hingga berbagai tahap pembakaran, kenaikan suhu dan stabilitas perlu dipantau secara ketat, dengan perubahan suhu mulai dari puluhan derajat Celcius hingga ribuan derajat Celcius, dan pengukuran presisi tinggi perlu dipertahankan dalam perubahan besar seperti itu.
Ada faktor-faktor yang mengganggu
Lingkungan bersuhu tinggi biasanya disertai dengan interferensi medan elektromagnetik yang kuat. Di bengkel las untuk produksi peralatan listrik, peralatan las menghasilkan medan elektromagnetik yang kuat selama operasi. Misalnya, selama pengelasan busur, intensitas arusnya tinggi, dan medan elektromagnetik yang dihasilkan dapat mengganggu jalur komunikasi sensor suhu elektronik biasa, mempengaruhi keakuratan transmisi data mereka. Untuk sensor suhu serat optik, meskipun mereka memiliki ketahanan tertentu terhadap interferensi elektromagnetik, mereka juga perlu menghadapi kemungkinan interferensi dari sumber elektromagnetik lain di lingkungan medan elektromagnetik yang kuat ini.
Di beberapa lingkungan khusus bersuhu tinggi seperti di dekat reaktor nuklir, selain suhu tinggi dan radiasi nuklir, juga akan ada medan magnet yang kuat. Medan magnet yang kuat ini dapat mengubah kondisi kerja komponen sensitif medan magnet di beberapa sensor. Jika perancangan sensor suhu tidak sepenuhnya mempertimbangkan faktor ini, kesalahan pengukuran mudah terjadi.

（2） Persyaratan untuk pemantauan suhu di lingkungan bersuhu tinggi dan keras
Tahan suhu tinggi
Sensor harus mampu menahan suhu ekstrim di lingkungan bersuhu tinggi. Jika sensornya sendiri tidak tahan terhadap suhu tinggi, mudah rusak di lingkungan bersuhu tinggi. Misalnya, di pabrik peleburan kaca, suhu di dalam tungku bisa mencapai sekitar 1600 °C, dan sensor harus terkena langsung atau tidak langsung pada lingkungan bersuhu tinggi. Bahannya harus mampu mempertahankan sifat fisik dan kimia yang stabil pada suhu tersebut. Hal ini memerlukan bahan struktural sensor, seperti perumahan dan elemen penginderaan internal, terbuat dari bahan khusus bersuhu tinggi. Misalnya, menggunakan bahan tahan suhu tinggi seperti keramik dan paduan suhu tinggi sebagai penutup pelindung eksternal untuk sensor atau sebagai pembawa komponen penginderaan kunci internal.
keandalan tinggi
Karena sulitnya pemeliharaan peralatan pada suhu tinggi dan lingkungan yang keras, sensor suhu harus memiliki keandalan yang tinggi. Ini berarti kemungkinan kegagalan sensor selama pengoperasian jangka panjang sangat rendah, dan dapat mengukur suhu secara terus menerus dan stabil. Misalnya, dalam penelitian ilmiah di dekat ventilasi hidrotermal laut dalam, sensor mungkin perlu bekerja terus menerus selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun dalam suhu tinggi, tekanan tinggi, dan lingkungan bawah air yang sangat korosif. Suhu cairan hidrotermal bawah air di sana bisa melebihi 300 °C. Jika sensor sering mengalami kegagalan fungsi, itu tidak hanya akan menyebabkan hilangnya data penelitian, tetapi juga dapat menyebabkan kerugian ekonomi dan risiko keselamatan yang besar di beberapa fasilitas penelitian ilmiah khusus. Jadi desain dan proses pembuatan sensor harus sangat tepat, dan sirkuit internal atau struktur jalur optik harus menjalani pengujian stabilitas yang ketat.
presisi tinggi
Di lingkungan bersuhu tinggi dan keras, banyak proses produksi industri memerlukan presisi yang sangat tinggi dalam pengendalian suhu. Mengambil contoh proses fotolitografi dalam pembuatan chip semikonduktor, bahkan perubahan suhu kecil pun dapat mempengaruhi laju reaksi kimia photoresist dan keakuratan pola chip. Proses ini memerlukan kontrol kesalahan suhu dalam ± 1 ℃ di lingkungan beberapa ratus derajat Celcius. Jadi sensor suhu harus mampu memberikan pengukuran presisi tinggi untuk memastikan kualitas produk dalam produksi atau eksperimen. Hal ini memerlukan prinsip pengukuran dan algoritma kalibrasi sensor yang sangat akurat. Misalnya, sensor suhu serat optik menggunakan prinsip optik untuk meningkatkan akurasi pengukuran suhu melalui deteksi panjang gelombang atau pengukuran intensitas cahaya yang tepat.
Kemampuan anti-interferensi yang baik
Seperti yang disebutkan sebelumnya, ada berbagai faktor interferensi dalam suhu tinggi dan lingkungan yang keras. Sensor harus memiliki kemampuan anti-interferensi yang baik untuk mengatasi masalah ini. Misalnya, di lingkungan pemrosesan suhu tinggi peralatan pemanas RF, Sinyal RF dapat mengganggu perangkat elektronik di sekitarnya. Sensor harus dapat memperoleh informasi suhu secara akurat di bawah gangguan frekuensi radio yang kuat. Untuk sensor suhu serat optik, mereka memiliki keunggulan alami dalam melawan interferensi elektromagnetik, namun desainnya juga harus menghindari pengaruh sumber interferensi lain, seperti menggunakan lapisan pelindung serat optik khusus untuk menahan kebocoran cahaya dan pencampuran cahaya interferensi eksternal, sambil mengoptimalkan sirkuit pemrosesan sinyal internal untuk meningkatkan kemampuan penyaringan sinyal interferensi.

3、 Kasus penerapan sensor suhu serat optik Fiber M pada suhu tinggi dan lingkungan yang keras

Industri petrokimia
Di unit pemurnian petrokimia, ada banyak bejana reaksi dan pipa bersuhu tinggi. Misalnya, dalam proses penyulingan minyak mentah, suhu internal menara distilasi dapat dicapai 300-400 °C. Sensor suhu serat optik Fiber M dapat dipasang di dalam reaktor atau di luar pipa untuk memantau suhu secara real-time. Karena ketahanannya terhadap korosi, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan interferensi elektromagnetik, ia dapat bekerja secara stabil untuk waktu yang lama di lingkungan yang dipenuhi minyak dan gas, suhu tinggi, dan risiko korosi. Dengan memonitor suhu secara akurat, proses penyulingan minyak mentah dapat lebih terkontrol, meningkatkan kualitas dan hasil produk minyak bumi. Jika sensor suhu elektronik tradisional digunakan, lingkungan minyak dan gas dapat menimbulkan risiko ledakan, dan komponen elektronik mudah terkorosi dan rusak. Sebaliknya, sensor suhu serat optik memiliki keamanan dan keandalan yang lebih tinggi.
Bidang luar angkasa
Dalam pengujian dan pemantauan pengoperasian mesin pesawat, suhu di sekitar bilah turbin di dalam mesin sangat tinggi. Misalnya, di outlet ruang bakar mesin jet performa tinggi, suhu gas bisa melebihi 2000 °C. Sensor suhu serat optik Fiber M dapat mengukur suhu di dekat bilah pada suhu tinggi, menyediakan data suhu yang akurat untuk evaluasi dan optimalisasi kinerja mesin. Karena kompleksitas lingkungan pengoperasian peralatan dirgantara, termasuk aliran udara berkecepatan tinggi, radiasi elektromagnetik yang kuat, dll., ukuran kecil, kemampuan anti-interferensi yang tinggi, dan ketahanan suhu tinggi dari sensor serat optik menjadikannya perangkat pemantauan suhu yang ideal. Dalam proses pembuatan struktur material komposit untuk pesawat terbang, proses pengeringan dan pengawetan perlu dilakukan di lingkungan bersuhu tinggi. Sensor suhu serat optik dapat memantau suhu secara akurat untuk memastikan kualitas material komposit.
industri metalurgi
Selama proses peleburan di tungku baja, suhu di mana logam di dalam tungku dapat meleleh 1500-1600 °C. Sensor suhu serat optik Fiber M dapat beradaptasi dengan lingkungan bersuhu tinggi dan memantau suhu di dalam tungku secara real-time. Karena adanya sejumlah besar debu, Getaran, dan interferensi elektromagnetik di bengkel peleburan, metode pengukuran non-kontak, kemampuan anti-interferensi, dan ketahanan suhu tinggi dari sensor serat optik memungkinkannya bekerja dengan stabil. Pemantauan suhu yang akurat membantu mengontrol reaksi kimia dalam proses pembuatan baja dan meningkatkan kualitas baja. Selama proses penggulungan logam, suhu permukaan rolling mill suhu tinggi juga perlu dikontrol secara tepat. Sensor suhu serat optik dapat dipasang di dekat rolling mill untuk menyediakan data suhu guna mengoptimalkan proses rolling.