Il principio fondamentale della termometria utilizzando materiali fluorescenti-INNO

Quasi tutti i materiali mostrano fluorescenza in condizioni appropriate. La fluorescenza può essere sinteticamente definita come l'emissione di luce quando un materiale è esposto a radiazioni elettromagnetiche. Dopo l'eccitazione iniziale, questa emissione può persistere per un certo periodo di tempo. Questo periodo di tempo è il prodotto di numerose interazioni che avvengono a livello atomico e della quantità di energia assorbita. Sia l’eccitazione che l’intensità dell’emissione mostrano cambiamenti esponenziali nel tempo. Questo duplice comportamento dipendente dal tempo è una proprietà unica che può essere utilizzata per indicare lo stato delle molecole di materiale fluorescente.

Gli scienziati hanno scoperto vari tipi di materiali fluorescenti che possono essere drogati con elementi specifici per rendere il loro comportamento altamente dipendente da determinate caratteristiche fisiche, che hanno un significato pratico per le applicazioni di rilevamento. Ad esempio, si è scoperto che le proprietà fluorescenti di alcune matrici cristalline possono essere utilizzate per misurare la temperatura, pressione, umidità, ossigeno, e anidride carbonica. Tutte queste proprietà fisiche possono essere misurate determinando con precisione le costanti temporali esponenziali di materiali fluorescenti unici. È stata sviluppata una serie di sensori di temperatura a fibra ottica economici che utilizzano questi principi. Un notevole vantaggio dei sensori in fibra ottica rispetto alle tecnologie di rilevamento concorrenti è la loro intrinseca immunità al rumore e alle interferenze elettromagnetiche, poiché non hanno conduttori metallici che fungono da antenne che trasmettono corrente e tensione. Ciò rende i sensori a fibra ottica fluorescenti particolarmente adatti per l'applicazione nella trasmissione di potenza ad alta tensione, microonde, e ambienti al plasma. Inoltre, La tecnologia termometrica a fibra ottica consente l'uso di fibre plastiche polimeriche a nucleo largo poco costose in applicazioni a temperature inferiori a 150°C. Queste fibre di plastica sono estremamente robuste e durevoli, e sono stati ampiamente utilizzati nel settore automobilistico, industriale, e settori delle telecomunicazioni.

Soluzioni di sensori di temperatura in fibra ottica

I sensori di temperatura a fibra ottica sono costituiti da una o più sonde a fibra ottica collegate a dispositivi elettronici noti come trasmettitori di temperatura (detti anche condizionatori di segnale). I sensori di temperatura in fibra ottica multicanale sono stati sviluppati per applicazioni quali la trasmissione e la distribuzione di potenza. Diverso dai precedenti trasmettitori di temperatura in fibra ottica, che erano dispositivi di laboratorio ingombranti e costosi, i condizionatori di segnale in fibra ottica sono simili nell'aspetto e nell'installazione alle termocoppie o agli RTD (Rilevatore di temperatura della resistenza) trasmettitori. Sono montati su guida DIN e includono uscite analogiche standard da 4-20 mA, nonché bus seriale industriale RS-485 MODBUS per la comunicazione dei dispositivi con collegamento a margherita. Anche le sonde ottiche dei sensori di temperatura a fibra ottica fluorescente condividono un aspetto e una sensazione simili alle termocoppie e agli RTD standard. Il costo dei sensori di temperatura in fibra ottica è paragonabile alle combinazioni di RTD e trasmettitori commerciali.

La precisione e la stabilità dei sensori in fibra ottica superano le termocoppie tradizionali e possono avvicinarsi al PRT (Termometri a resistenza al platino) nelle applicazioni di calibrazione. Sono disponibili soluzioni con stabilità a lungo termine di ±1°C, nonché prodotti con una precisione assoluta di ±0,1°C.

Monitoraggio della temperatura dei punti caldi degli avvolgimenti del trasformatore

Sensori di temperatura a fibra ottica, completamente immune da EMI/RFI e da ambienti ad alta tensione, sono la scelta ideale per monitorare i punti caldi degli avvolgimenti dei trasformatori. Preciso, in tempo reale, Sono state sviluppate soluzioni intelligenti per il monitoraggio della temperatura della rete per le apparecchiature di alimentazione e distribuzione.

I sensori di temperatura a fibra ottica si sono rivelati un'eccellente soluzione per la misurazione della temperatura dei trasformatori a secco ad alta tensione e sono ora considerati il metodo preferito per il monitoraggio dei trasformatori. I vantaggi che i sensori in fibra ottica apportano alla Trasmissione e alla Distribuzione (T&D) le aziende sono economicamente significative. Monitorando la temperatura di ciascun punto caldo dell'avvolgimento del trasformatore, le società di servizi pubblici possono far funzionare i trasformatori a secco alla capacità di picco senza andare in condizioni di sovraccarico che potrebbero ridurre significativamente la durata del trasformatore. Questa efficienza nella velocità di trasmissione e nella durata può far risparmiare fondi significativi ogni anno, rendendo necessaria la capacità di temperatura diretta dell'avvolgimento.

La conveniente tecnologia di rilevamento della temperatura in fibra ottica rende il monitoraggio della temperatura del trasformatore di rete intelligente più avvincente. Le sonde di temperatura a fibra ottica sono progettate con materiali ad elevata rigidità dielettrica, come PTFE e fibre di quarzo rivestite con poliimmide, in modo che possano resistere all'immersione a lungo termine nell'olio del trasformatore e al desorbimento del cherosene durante il processo di produzione. I sensori a fibra ottica che utilizzano speciali trasmettitori ottici di temperatura trasmettono segnali a sonde installate direttamente nei punti caldi degli avvolgimenti del trasformatore. Il trasmettitore di temperatura a fibra ottica è montato in un armadio di controllo esterno, e l'uscita della temperatura viene immessa nel software di monitoraggio in tempo reale. Con sensori ottici di temperatura installati, gli operatori possono monitorare il carico in tempo reale,

Monitoraggio della temperatura dei quadri

I sensori di temperatura economici a fibra ottica forniscono continuità, monitoraggio in tempo reale delle temperature del quadro nei punti di contatto critici, consentendo il rilevamento rapido di sovraccarichi e guasti. I trasmettitori di temperatura forniscono uscita analogica e comunicazione Modbus RS-485, che può essere facilmente integrato con i PLC esistenti (Controllori logici programmabili) e software di monitoraggio principale. I sensori ottici della temperatura garantiscono anni di rilevamento accurato, garantire un funzionamento sicuro ed efficiente del quadro.

I produttori di quadri elettrici di tutto il mondo utilizzano sensori in fibra ottica per il monitoraggio della temperatura della rete intelligente di mezzi critici e apparecchiature di commutazione ad alta tensione. Questi sensori forniscono dati sulla temperatura in tempo reale, consentendo agli operatori di massimizzare l'efficienza del carico e bilanciare gli stress termici che potrebbero portare a guasti catastrofici. Col tempo, punti di contatto del quadro, sbarre, e i punti di connessione critici sviluppano punti caldi che si corrodono lentamente, con conseguente aumento della resistenza. Se lasciato deselezionato, anche un piccolo aumento della resistenza può diventare rapidamente incontrollabile, poiché una resistenza maggiore produce conduttori più caldi, che a loro volta generano una maggiore resistenza. Perciò, T&Le aziende D spesso specificano i requisiti per il monitoraggio continuo della temperatura dei quadri per ottimizzare i programmi di manutenzione e prolungare la durata delle apparecchiature.

Tuttavia, una sfida è trovare una tecnologia economicamente vantaggiosa per le applicazioni di rilevamento dell'alta tensione. Vari RF (Radiofrequenza) senza fili e IR (Infrarossi) sono stati utilizzati termometri, ma ognuno ha i suoi difetti. I sensori del trasmettitore/ricevitore RF soffrono di rumore e interferenze intrinseci presenti negli ambienti ad alta tensione e potrebbero perdere il segnale o visualizzare picchi di temperatura durante il funzionamento dell'interruttore, che può portare a falsi allarmi. Inoltre, poiché questi sensori utilizzano componenti elettronici, il loro intervallo di temperatura è generalmente limitato a meno di 120°C per un uso a lungo termine. I sensori di temperatura a infrarossi remoti sono simili, poiché richiedono la schermatura dei cavi e punti di installazione speciali, e un preciso allineamento spaziale con la superficie dell'oggetto rilevato. È noto che i termometri a infrarossi segnalano variazioni di temperatura dovute all'accumulo di polvere e variazioni di emissività causate da una lieve corrosione superficiale, soprattutto su superfici metalliche lucide come le sbarre in rame. La temperatura riportata può essere distorta dall'energia infrarossa riflessa dagli oggetti circostanti, e anche improvvisi cambiamenti della temperatura ambiente possono causare errori di misurazione.

I sensori di temperatura a fibra ottica non incontrano nessuna delle sfide tecniche associate ai termometri wireless e a infrarossi. I sensori in fibra ottica possono essere instradati direttamente ai punti critici di monitoraggio del quadro. I sensori ottici della temperatura sono rigidamente collegati ai punti caldi e non sono assolutamente influenzati dalle interferenze elettromagnetiche e dai picchi di rumore causati dagli interruttori ad alta tensione. I sensori in fibra ottica sono robusti e durevoli, può essere prodotto in varie lunghezze, e funzionano come le termocoppie tradizionali. Soprattutto, ciascun trasmettitore del sensore ottico di temperatura può monitorare tre fasi, fornendo uscita analogica e comunicazione digitale RS-485 Modbus RTU. Le sonde di temperatura a fibra ottica sono particolarmente adatte per il monitoraggio della temperatura dei quadri di distribuzione delle reti intelligenti.

Monitoraggio della temperatura degli avvolgimenti del generatore

Ora, Il monitoraggio online della temperatura in fibra ottica è comune sia per le apparecchiature di generazione a bassa che ad alta tensione. I sensori a fibra ottica forniscono una soluzione economica ed efficiente per il monitoraggio della temperatura in tempo reale, consentendo alle apparecchiature di funzionare con prestazioni ottimali e prolungarne la durata.

I sensori di temperatura a fibra ottica sono ora comunemente installati in motori e generatori di grandi dimensioni per fornire monitoraggio in tempo reale e protezione termica degli avvolgimenti e dei cuscinetti critici dello statore. La temperatura operativa sicura degli avvolgimenti delle macchine rotanti è limitata dalla quantità di calore che il materiale isolante può sopportare prima che si degradi definitivamente. Questa temperatura e il tasso di degradazione variano a seconda delle diverse categorie di materiali isolanti. Il degrado dell'isolamento a una determinata temperatura è approssimativamente proporzionale al periodo di tempo in cui la temperatura supera una soglia critica. Fino a poco tempo fa, RTD (Rilevatori di temperatura a resistenza) erano tipicamente incorporati negli avvolgimenti per fornire un monitoraggio continuo, sebbene fossero presenti imprecisioni causate da interferenze EMI/RFI. Ora, È possibile installare economici sensori di temperatura a fibra ottica laddove l'alta tensione e i campi elettromagnetici alternati pongono problemi ai tradizionali sensori di avvolgimento RTD. È possibile inserire sensori in fibra ottica tra gli avvolgimenti di motori e generatori per misurazioni continue della temperatura per proteggere l'isolamento e prolungare i programmi di manutenzione. Installando sensori ottici di temperatura, gli operatori possono monitorare il carico in tempo reale e massimizzare l'efficienza energetica ed economica. Una migliore efficienza energetica è vantaggiosa per le imprese e vantaggiosa per l’ambiente.

Monitoraggio della temperatura tramite risonanza magnetica

Varie applicazioni nel campo delle scienze della vita e del monitoraggio dei pazienti richiedono un rilevamento della temperatura in fibra ottica ad alta precisione. Per la risonanza magnetica vengono offerte sonde di temperatura in fibra ottica mono e multicanale (Imaging a risonanza magnetica), RMN (Imaging a risonanza magnetica nucleare), e RF (Radiofrequenza) ambienti, comprese sonde di temperatura usa e getta a basso costo con risposta rapida e precisione eccellente.

Varie applicazioni nel settore delle scienze della vita si affidano a sensori di temperatura a fibra ottica per il rilevamento ad alta precisione in ambienti sfavorevoli per termometri e RTD standard (Rilevatori di temperatura a resistenza). Un utilizzo dei sensori a fibra ottica è nella risonanza magnetica, NUMERO, e ambienti MRT per il monitoraggio dei pazienti, dove campi magnetici estremamente elevati combinati con RF pulsata (Radiofrequenza) energia vieta l'uso di sensori metallici. I sensori a fibra ottica di OSENSA sono realizzati con materiali non metallici e sono altamente adatti per il monitoraggio della temperatura corporea del paziente per garantire che il tasso di assorbimento specifico del tessuto non superi i livelli distruttivi. I sensori di temperatura a fibra ottica possono essere utilizzati anche per monitorare le basse temperature di raffreddamento dei magneti superconduttori.

È disponibile una varietà di sensori di temperatura a fibra ottica ad alta precisione in diverse dimensioni e materiali, altamente adatto per MRI e TC (Tomografia computerizzata a raggi X) studi. Le sonde in fibra ottica sono realizzate con materiali trasparenti ai raggi X e connettori non magnetici, pienamente compatibile nelle sale di scansione MRI e TC. Inoltre, risposta rapida, sono disponibili sonde in fibra ottica di diametro ultra-piccolo, progettato per soddisfare i requisiti di molte applicazioni esigenti.

Controllo della temperatura e del processo del mandrino per semiconduttori

I sensori di temperatura in fibra ottica ad alta precisione sono progettati per soddisfare i severi requisiti delle applicazioni di controllo dei processi dei semiconduttori. Vengono fornite soluzioni OEM personalizzate che offrono una risposta rapida per applicazioni dielettriche e di incisione di conduttori per il rilevamento ottico della temperatura sia a contatto che senza contatto. I sensori in fibra ottica sono incorporati in più zone di mandrini elettrostatici per fornire il massimo controllo e uniformità termica.

Molte applicazioni di elaborazione dei wafer semiconduttori si basano su temperatura della fibra ottica sensori per un controllo preciso del processo in alta RF (Radiofrequenza) e ambienti al plasma. Nelle tipiche applicazioni di elaborazione, i wafer di silicio vengono posizionati su un mandrino elettrostatico che viene rapidamente riscaldato e raffreddato all'interno di un ambiente al plasma. I sensori di temperatura a fibra ottica sono incorporati alla base del mandrino elettrostatico, offrendo alta precisione e risposta rapida per un rigoroso controllo del processo. Ogni mandrino elettrostatico è diviso in più zone, che richiedono più sensori di temperatura in fibra ottica per massimizzare l'uniformità della temperatura sulla superficie del wafer. Le applicazioni dei semiconduttori che in genere utilizzano questo tipo di configurazione sono i processi di attacco dielettrico e conduttore.

Per una migliore deposizione di vapore chimico al plasma (EPCVD) processi, I reattori con soffione doccia vengono utilizzati per disperdere i gas di reazione in tutta la camera di trattamento applicando una forte potenza RF. In queste applicazioni, I sensori di temperatura a fibra ottica vengono utilizzati per controllare la temperatura del soffione della doccia e monitorare le temperature delle pareti laterali per ridurre al minimo i depositi sulle superfici della camera. I sensori di temperatura in fibra ottica sono sviluppati per supportare vari processi di semiconduttori all'avanguardia. I sensori presentano una struttura geometrica senza contatto, con materiali sensibili incorporati alla base del mandrino elettrostatico, mentre la fibra ottica è posizionata in remoto. Questo metodo massimizza i tempi di risposta ed elimina le perdite di conduzione dello stelo. Semplifica inoltre la sostituzione e il rinnovamento delle pinze elettroniche.

Controllo del riscaldamento a microonde e induttivo

I sensori di temperatura in fibra ottica multicanale forniscono una soluzione economica e conveniente per il monitoraggio della temperatura nei processi industriali a microonde, compresa la chimica assistita da microonde, sterilizzazione a microonde, e sinterizzazione a microonde. Le sonde ottiche di temperatura per ambienti a microonde sono costruite con materiali che offrono la massima compatibilità chimica e biologica, o da robusto acciaio inossidabile e ceramica ad alta temperatura.

I sensori di temperatura in fibra ottica sono intrinsecamente immuni alle radiazioni a microonde e ai campi elettromagnetici ad alta frequenza. Gli ambienti a microonde che utilizzano sensori di temperatura a fibra ottica includono forni a microonde industriali per la lavorazione e l'essiccazione degli alimenti, forni a microonde per la fusione del vetro, e per asciugare la carta, tessili, o legname. Altre applicazioni includono la sinterizzazione a microonde di ceramiche e strumenti dentali, sterilizzazione a microonde, e controllo dei parassiti a microonde.

Le sonde di temperatura in fibra ottica sviluppate possono essere personalizzate per una varietà di applicazioni di forni e forni a microonde industriali. La tecnologia consente inoltre misurazioni ottiche della temperatura senza contatto a corto raggio e può misurare temperature che superano soglie molto elevate.

I riscaldatori e i forni a induzione utilizzano campi elettromagnetici alternati ad alta potenza per riscaldare rapidamente oggetti conduttivi. Un esempio è l'uso del riscaldamento a induzione nel cilindro e nello stampo per le apparecchiature di stampaggio a iniezione. Questi riscaldatori funzionano a frequenze che vanno da 5 a 100kHz e può consumare energia da 10 a 40kW. I sensori di temperatura a fibra ottica di livello industriale sono particolarmente adatti a queste applicazioni grazie alla loro robustezza contro la forte energia elettromagnetica, alta affidabilità, e tempi di risposta rapidi. Trasmettitori di temperatura multicanale (condizionatori di segnale) con uscite analogiche da 4-20 mA può essere facilmente integrato nelle apparecchiature di controllo del processo di stampaggio a iniezione.

Sensori di temperatura a fibra ottica per ricerca e formazione

Attività di ricerca e sviluppo che richiedono soluzioni precise di rilevamento della temperatura in fibra ottica. Il software e le sonde in fibra ottica possono essere personalizzati e calibrati per varie applicazioni di laboratorio e di test. I sensori di temperatura in fibra ottica sono spesso selezionati per applicazioni di ricerca grazie alla loro immunità ai forti campi elettromagnetici, nucleare, e radiazioni a raggi X. Grazie alla loro flessibilità e facilità d'uso, i sensori in fibra ottica sono la scelta ideale per le applicazioni di ricerca. Basta installare il software e collegare il cavo USB per iniziare il monitoraggio ottico della temperatura. I tecnici del supporto applicativo forniranno assistenza amichevole, e per applicazioni più impegnative, possono essere offerti servizi di consulenza ingegneristica.

I sensori di temperatura a fibra ottica sono particolarmente adatti anche per il lavoro di laboratorio degli studenti e forniscono attività didattiche uniche per gli insegnanti di fisica, chimica, biologia, elettronica, e strumentazione. Il software avanzato facilita la registrazione e la calibrazione della temperatura in modo semplice e a basso costo.