Fiber M fiber optic temperature sensors-INNO

Applicazione del sensore di temperatura in fibra Fiber M per il monitoraggio della temperatura in ambienti ad alta temperatura e difficili

1、 Modelli comuni di sensori di temperatura in fibra ottica Fiber M

I sensori di temperatura in fibra Fiber M possono avere più modelli per adattarsi a diversi scenari applicativi. Nel mercato attuale, alcuni modelli di sensori di temperatura a fibra ottica hanno parametri prestazionali e intervalli applicabili unici. Per esempio, modello AF28- OTTICA3000X2 (numero di magazzino: M241812）1， Utilizza fibra ottica multimodale per fornire isolamento ad alta tensione, e il suo involucro è realizzato in materiale di acciaio inossidabile, in grado di soddisfare le esigenze di installazione degli ambienti industriali. L'interfaccia di questo modello di sensore è l'interfaccia in fibra ottica ST, che è facile da installare e ha elevate prestazioni anti-interferenza. Complessivamente, it is very suitable for operation in harsh environments. Its temperature measurement range is -55 ℃ -+125 ℃, with a temperature measurement error of less than or equal to 0.5 ℃ nell'intera gamma. The temperature measurement resolution is ± 0.1 ℃, the temperature measurement cycle is 45 secondi, the probe temperature range is -100 ℃ -+260 ℃, the fiber length is less than or equal to 50m (multimode fiber), the interface method is ST interface, the battery life is 4.5 anni, the operating temperature is -40 ℃ -+80 ℃, and the probe size is 8 (diametro) mm × 200 (lunghezza) mm. Inoltre, there is the AF28-optic3000 (library number: M178113) modello sensore di temperatura a fibra ottica 2, which has a temperature accuracy of ± 0.5 ℃, a SC fiber optic interface, a temperature measurement range of -40 ℃ -+125 ℃ or -40-+200 ℃ (user selectable), a temperature resolution of 12 bit (0.0625 ℃), and a temperature measurement speed of 10 seconds or 45 secondi (user selectable). Questi diversi modelli possono monitorare la temperatura per diverse condizioni operative in base ai rispettivi parametri.

2、 Caratteristiche e requisiti del monitoraggio della temperatura in ambienti difficili e ad alta temperatura

（1） Caratteristiche del monitoraggio della temperatura in ambienti difficili e ad alta temperatura
Complessità ambientale
In ambienti difficili e ad alta temperatura, spesso sono coinvolti molteplici fattori complessi. Per esempio, attorno ad alcuni forni industriali, oltre alle alte temperature, potrebbero essere presenti anche sostanze inquinanti come polvere e gas corrosivi. Vicino al forno di una fonderia di acciaio, insieme all'aria calda vengono emesse nell'ambiente circostante una grande quantità di particelle di polvere, che potrebbero assorbirsi nel sensore di temperatura e interferire con il suo normale funzionamento. Nel frattempo, with the chemical reactions during the metallurgical process, corrosive gases such as sulfur dioxide are produced, comportando un rischio di corrosione per i sensori di temperatura.
Perdite e volatilizzazione delle materie prime chimiche sono comuni negli ambienti di produzione chimica ad alta temperatura. Per esempio, dopo la fuoriuscita di materie prime chimiche acide o alcaline, l'acidità e l'alcalinità dell'ambiente circostante cambieranno, che ha vari gradi di impatto sul materiale del guscio e sui componenti interni dei sensori di temperatura, e potrebbero causare problemi come la corrosione del guscio del sensore e cortocircuiti nel circuito interno.
Grande ampiezza di variazione della temperatura
L'intervallo di fluttuazione della temperatura in ambienti ad alta temperatura può essere molto ampio. Prendiamo ad esempio l’ambiente di prova dei motori nel settore aerospaziale, la temperatura aumenta rapidamente dalla temperatura ambiente a migliaia di gradi Celsius durante l'avvio e il funzionamento del motore. Nella camera di combustione del motore, la temperatura può raggiungere circa 2000-3000 ℃, mentre all'esterno del corpo motore, la temperatura potrebbe essere vicina alla temperatura ambiente. Una differenza di temperatura così grande pone elevate esigenze di adattabilità delle apparecchiature di monitoraggio della temperatura.
In alcuni forni ad alta temperatura, durante la cottura della ceramica la temperatura all'interno del forno deve essere controllata con precisione tra diverse centinaia di gradi e oltre mille gradi. Dalla fase di preriscaldamento del forno alle diverse fasi di cottura, l'aumento della temperatura e la stabilità devono essere attentamente monitorati, con variazioni di temperatura che vanno da decine di gradi Celsius a migliaia di gradi Celsius, e la misurazione ad alta precisione deve essere mantenuta in caso di cambiamenti così grandi.
Sono presenti fattori interferenti
Gli ambienti ad alta temperatura sono solitamente accompagnati da forti interferenze del campo elettromagnetico. Nel laboratorio di saldatura per la produzione di apparecchiature elettriche, l'apparecchiatura di saldatura genera forti campi elettromagnetici durante il funzionamento. Per esempio, durante la saldatura ad arco, l'intensità della corrente è elevata, e il campo elettromagnetico generato può interferire con le linee di comunicazione dei normali sensori elettronici di temperatura, compromettendo l’accuratezza della trasmissione dei dati. Per sensori di temperatura a fibra ottica, sebbene abbiano una certa resistenza alle interferenze elettromagnetiche, devono anche gestire le possibili interferenze provenienti da altre fonti elettromagnetiche in questo ambiente con forti campi elettromagnetici.
In alcuni ambienti speciali ad alta temperatura come vicino ai reattori nucleari, oltre alle alte temperature e alle radiazioni nucleari, ci saranno anche forti campi magnetici. Questo forte campo magnetico può alterare lo stato di funzionamento dei componenti sensibili al campo magnetico in alcuni sensori. Se la progettazione dei sensori di temperatura non tiene pienamente conto di questo fattore, possono verificarsi facilmente errori di misurazione.

（2） Requisiti per il monitoraggio della temperatura in ambienti difficili e ad alta temperatura
Resistenza alle alte temperature
I sensori devono essere in grado di resistere a temperature estreme in ambienti ad alta temperatura. Se il sensore stesso non è resistente alle alte temperature, si danneggia facilmente in ambienti ad alta temperatura. Per esempio, in un impianto di fusione del vetro, la temperatura all'interno del forno può raggiungere circa 1600 ℃, and sensors need to be directly or indirectly exposed to such high temperature environments. Their materials must be able to maintain stable physical and chemical properties at this temperature. This requires the structural materials of the sensor, such as the housing and internal sensing elements, to be made of high-temperature special materials. Per esempio, using high-temperature resistant materials such as ceramics and high-temperature alloys as external protective covers for sensors or as carriers for internal key sensing components.
alta affidabilità
Due to the difficulty of equipment maintenance in high temperature and harsh environments, temperature sensors need to have high reliability. This means that the probability of sensor failure during long-term operation is very low, and it can continuously and stably measure temperature. Per esempio, nella ricerca scientifica vicino alle sorgenti idrotermali di acque profonde, potrebbe essere necessario che i sensori funzionino continuamente per mesi o addirittura anni ad alta temperatura, alta pressione, e ambienti sottomarini altamente corrosivi. La temperatura del fluido idrotermale sottomarino può superare 300 ℃. Se i sensori non funzionano frequentemente, non porterà solo alla perdita dei dati di ricerca, ma potrebbe anche causare enormi perdite economiche e rischi per la sicurezza in alcune speciali strutture di ricerca scientifica. Pertanto il processo di progettazione e produzione dei sensori deve essere estremamente preciso, e la struttura del circuito interno o del percorso ottico deve essere sottoposta a severi test di stabilità.
alta precisione
In ambienti difficili e ad alta temperatura, molti processi di produzione industriale richiedono una precisione estremamente elevata nel controllo della temperatura. Prendiamo come esempio il processo di fotolitografia nella produzione di chip semiconduttori, anche piccoli cambiamenti di temperatura possono influenzare la velocità di reazione chimica del fotoresist e la precisione della struttura dei chip. Questo processo richiede il controllo dell'errore di temperatura entro ± 1 ℃ in un ambiente a diverse centinaia di gradi Celsius. Pertanto i sensori di temperatura devono essere in grado di fornire misurazioni ad alta precisione per garantire la qualità del prodotto durante la produzione o la sperimentazione. Ciò richiede che il principio di misurazione e l'algoritmo di calibrazione del sensore siano molto accurati. Per esempio, I sensori di temperatura in fibra ottica utilizzano principi ottici per migliorare la precisione della misurazione della temperatura attraverso il rilevamento preciso della lunghezza d'onda o la misurazione dell'intensità della luce.
Buona capacità anti-interferenza
Come accennato in precedenza, ci sono vari fattori di interferenza in ambienti difficili e ad alta temperatura. Sensors need to have good anti-interference ability to address these issues. Per esempio, nell'ambiente di lavorazione ad alta temperatura delle apparecchiature di riscaldamento RF, I segnali RF possono interferire con i dispositivi elettronici circostanti. I sensori dovrebbero essere in grado di ottenere informazioni precise sulla temperatura in presenza di forti interferenze in radiofrequenza. Per sensori di temperatura a fibra ottica, hanno un vantaggio naturale nel resistere alle interferenze elettromagnetiche, ma la loro progettazione dovrebbe anche evitare l'influenza di altre fonti di interferenza, come l'utilizzo di uno speciale strato protettivo in fibra ottica per resistere alla dispersione della luce e alla miscelazione della luce interferente esterna, ottimizzando al contempo il circuito interno di elaborazione del segnale per migliorare la capacità di filtraggio dei segnali di interferenza.

3、 Caso applicativo del sensore di temperatura a fibra ottica Fiber M in ambienti difficili e ad alta temperatura

Industria petrolchimica
Nelle unità di raffinazione dei prodotti petrolchimici, sono presenti numerosi recipienti e condutture di reazione ad alta temperatura. Per esempio, nel processo di distillazione del petrolio greggio, può raggiungere la temperatura interna della torre di distillazione 300-400 ℃. I sensori di temperatura in fibra ottica Fiber M possono essere installati all'interno del reattore o all'esterno della tubazione per monitorare la temperatura in tempo reale. Grazie alla sua resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, e resistenza alle interferenze elettromagnetiche, può funzionare stabilmente per lungo tempo in ambienti pieni di petrolio e gas, alte temperature, e rischi di corrosione. Monitorando accuratamente la temperatura, il processo di distillazione del petrolio greggio può essere controllato meglio, migliorare la qualità e la resa dei prodotti petroliferi. Se vengono utilizzati sensori di temperatura elettronici tradizionali, l'ambiente petrolifero e del gas può rappresentare un rischio di esplosione, e i componenti elettronici si corrodono e danneggiano facilmente. Al contrario, I sensori di temperatura in fibra ottica hanno maggiore sicurezza e affidabilità.
Campo aerospaziale
Nel collaudo e nel monitoraggio del funzionamento dei motori aeronautici, la temperatura attorno alle pale della turbina all'interno del motore è estremamente elevata. Per esempio, all'uscita della camera di combustione di un motore a reazione ad alte prestazioni, la temperatura del gas può superare 2000 ℃. I sensori di temperatura in fibra ottica Fiber M possono misurare la temperatura vicino alle pale a temperature così elevate, fornendo dati accurati sulla temperatura per la valutazione e l'ottimizzazione delle prestazioni del motore. A causa della complessità dell'ambiente operativo delle apparecchiature aerospaziali, compreso il flusso d'aria ad alta velocità, forte radiazione elettromagnetica, ecc., la piccola dimensione, elevata capacità anti-interferenza, e la resistenza alle alte temperature dei sensori in fibra ottica li rendono dispositivi ideali per il monitoraggio della temperatura. Nel processo di fabbricazione di strutture in materiale composito per aeromobili, i processi di essiccazione e stagionatura devono essere eseguiti in un ambiente ad alta temperatura. I sensori di temperatura in fibra ottica possono monitorare accuratamente la temperatura per garantire la qualità dei materiali compositi.
industria metallurgica
Durante il processo di fusione in un forno per l'acciaio, la temperatura alla quale può raggiungere il metallo fuso all'interno del forno 1500-1600 ℃. I sensori di temperatura in fibra ottica Fiber M possono adattarsi ad ambienti con temperature così elevate e monitorare la temperatura all'interno del forno in tempo reale. A causa della presenza di una grande quantità di polvere, vibrazione, e interferenze elettromagnetiche nella fonderia, il metodo di misurazione senza contatto, capacità anti-interferenza, e la resistenza alle alte temperature dei sensori in fibra ottica consente loro di funzionare stabilmente. Accurate temperature monitoring helps to control chemical reactions in the steelmaking process and improve the quality of steel. During the metal rolling process, the surface temperature of the high-temperature rolling mill also needs to be precisely controlled. Fiber optic temperature sensors can be installed near the rolling mill to provide temperature data for optimizing the rolling process.