Che cos'è la misurazione della temperatura in fibra ottica? Perché utilizzare il sistema di misurazione della temperatura in fibra ottica-INNO

Panoramica sulla misurazione della temperatura in fibra ottica
1、 Cosa è Misurazione della temperatura in fibra ottica
La misurazione della temperatura a fibra ottica è una tecnologia che utilizza le fibre ottiche come elementi di rilevamento per la misurazione della temperatura. Fibra ottica, detta anche fibra ottica, è un materiale per guide d'onda dielettriche cilindriche comunemente usato. L'essenza della tecnologia di rilevamento in fibra ottica è quella di rilevare i target utilizzando la luce come vettore misurato attraverso la comunicazione in fibra ottica.

Misurazione della temperatura in fibra ottica la tecnologia ha più tipi. La misurazione della temperatura basata su punti consiste nell'impiego di una singola sonda di temperatura in alcune aree chiave del sistema per la misurazione.
1. Sensore di temperatura a fibra ottica fluorescente La tecnologia è una tecnica che prevede il rivestimento di una sostanza fluorescente all'estremità di un cavo in fibra ottica. Misurando il tempo di decadimento dell'energia di fluorescenza e utilizzando la correlazione della temperatura del tempo di incandescenza intrinseco della sostanza fluorescente, è possibile ottenere il valore della temperatura del punto misurato. È adatto per un intervallo di temperature di -50-200 ℃ e ha una precisione di circa ± 1 °C. Viene utilizzato principalmente per la misurazione della temperatura all'interno di apparecchiature elettriche e ha le caratteristiche di dimensioni ridotte, facile integrazione, prestazioni affidabili, resistenza alle interferenze elettromagnetiche, buone prestazioni di isolamento, installazione conveniente, e rete flessibile.

2. La tecnologia di misurazione della temperatura della fibra di arseniuro di gallio incorpora il materiale cristallino di arseniuro di gallio nell'estremità più lontana della fibra come sonda di temperatura, inietta la luce incidente nel dispositivo dell'estremità vicina della fibra, e ottiene i parametri di temperatura sulla sonda analizzando lo spettro della luce riflessa. Il suo vantaggio è che la temperatura della sonda viene ottenuta attraverso la misurazione spettrale assoluta, senza coinvolgere la calibrazione in loco. La sonda ha una buona universalità, e la distanza di rilevamento può superare i 500 m. La durata della sorgente luminosa e la stabilità a lungo termine del rilevamento online superano 30 anni, ma il costo è alto.

3. Misurazione del reticolo in fibra di Bragg
La misurazione della temperatura a punto singolo è collegata in serie lungo la direzione di propagazione della fibra ottica per formare un metodo di misurazione che copre il rilevamento della temperatura a più punti. Per esempio, in un sistema di misurazione della temperatura con più reticoli di Bragg in fibra collegati in serie, diverse fibre di Bragg I reticoli di Bragg con diverse lunghezze d'onda centrali si formano mediante esposizione e incisione attraverso la radiazione ultravioletta lungo la direzione longitudinale della fibra ottica. Quando cambia la temperatura ambiente del reticolo in fibra di Bragg, cambia anche la lunghezza d'onda del segnale di riflessione del reticolo. Questo sistema ha un volume della sonda ridotto, una opportuna curvatura del cammino ottico, resistenza alle radiazioni elettromagnetiche, ed è facile da telemetria. Tuttavia, la resistenza meccanica del reticolo in fibra di Bragg è bassa, ed è facilmente danneggiato in condizioni di lavoro complesse. Anche la sensibilità della demodulazione della lunghezza d'onda è un problema. La deriva della lunghezza d'onda della luce riflessa causata da un aumento di temperatura di decine di gradi non supera 1 nm. La misurazione completamente distribuita si riferisce all'uso di fibre ottiche sia come canale per la trasmissione di segnali ottici sia come materiale sensibile alla temperatura per condurre variazioni di temperatura. Distribuendo un dispositivo di monitoraggio e una fibra di rilevamento, il costo di monitoraggio per unità di lunghezza della fibra può essere ridotto all'aumentare della distanza di rilevamento. Si tratta di una soluzione ingegneristica di misurazione della temperatura altamente promettente.

2、 Perché utilizzare la misurazione della temperatura in fibra ottica

（1） Vantaggi in ambienti speciali

Anti interferenze elettromagnetiche
In alcuni ambienti con forti interferenze elettromagnetiche, come ad esempio intorno alle apparecchiature ad alta tensione nei sistemi di alimentazione, vicino a motori di grandi dimensioni, o in luoghi con apparecchiature elettroniche dense, sensori di temperatura tradizionali basati su misurazioni di segnali elettrici (come le termocoppie, termistori, and so on.) sarà influenzato da interferenze elettromagnetiche, con conseguenti misurazioni imprecise o addirittura l'impossibilità di funzionare correttamente. La fibra ottica stessa è un mezzo ottico, e le onde luminose non generano interferenze elettromagnetiche, né hanno paura delle interferenze elettromagnetiche. Pertanto, La tecnologia di misurazione della temperatura in fibra ottica può misurare con precisione la temperatura in ambienti con forti interferenze elettromagnetiche, garantire l'affidabilità e la stabilità dei risultati della misurazione.
Sicurezza intrinseca
In ambienti infiammabili ed esplosivi, come i siti di stoccaggio di petrolio e gas nell’industria petrolchimica e le miniere di carbone sotterranee, I tradizionali sensori di temperatura elettrici possono generare scintille elettriche a causa del loro principio di funzionamento che prevede segnali elettrici, che possono causare gravi incidenti alla sicurezza come esplosioni o incendi. La fibra ottica è realizzata con materiali isolanti come vetro o plastica, che non sono caricati e non generano scintille elettriche durante il processo di misurazione. Pertanto, La tecnologia di misurazione della temperatura in fibra ottica ha caratteristiche di sicurezza intrinseche e può misurare in sicurezza la temperatura in questi ambienti pericolosi, garantire efficacemente la sicurezza del personale e delle attrezzature.
Resistenza alla corrosione
In alcuni ambienti chimici aggressivi, come officine di produzione chimica e monitoraggio di apparecchiature in ambienti marini, l'aria può contenere gas o liquidi corrosivi, che possono corrodere i tradizionali sensori di temperatura metallici e comprometterne la durata e l'accuratezza della misurazione. I materiali in fibra ottica hanno una buona resistenza alla corrosione e possono funzionare stabilmente per lungo tempo in ambienti chimici così difficili, garantire l'accuratezza e la continuità della misurazione della temperatura.

（2） Vantaggi nella misurazione delle caratteristiche
Alta precisione e alta sensibilità
La tecnologia di misurazione della temperatura in fibra ottica può ottenere misurazioni della temperatura ad alta precisione e soddisfare i requisiti di accuratezza della misurazione della temperatura in vari ambienti complessi. Per esempio, in esperimenti di ricerca scientifica altamente sensibili ai cambiamenti di temperatura, o nel monitoraggio della temperatura dei chip elettronici, anche piccole variazioni di temperatura possono avere un impatto significativo sui risultati sperimentali o sulle prestazioni delle apparecchiature. La tecnologia di misurazione della temperatura a fibra ottica può catturare con precisione questi sottili cambiamenti di temperatura. La sua elevata sensibilità gli consente inoltre di rispondere rapidamente ai cambiamenti di temperatura e fornire un feedback tempestivo sulle informazioni sulla temperatura, che è fondamentale in alcuni scenari applicativi che richiedono velocità di risposta ad alta temperatura, come il monitoraggio della temperatura in alcuni processi di reazione chimica.
Monitoraggio a lunga distanza e misurazione multipunto

La fibra ottica può ottenere un monitoraggio continuo della temperatura per decine o addirittura centinaia di chilometri, e attraverso a Fibra ottica distribuita sistema di misurazione della temperatura, È anche possibile effettuare il monitoraggio della temperatura in più punti contemporaneamente. Questa caratteristica è di grande importanza in alcuni processi di costruzione di infrastrutture e di produzione industriale su larga scala. Per esempio, nel monitoraggio degli oleodotti a lunga distanza, le fibre ottiche possono essere posate lungo la pipeline per monitorare contemporaneamente la temperatura di più punti lungo la pipeline, e rilevare tempestivamente anomalie di temperatura causate da perdite, blocchi, o influenze ambientali esterne nella pipeline; Nella gestione della temperatura di grandi edifici, le fibre ottiche possono essere utilizzate anche per monitorare la temperatura in diversi punti all'interno dell'edificio, ottenere una gestione efficiente dell’energia e la manutenzione delle apparecchiature.

（3） Altri vantaggi

Può essere collegato con altri sistemi
Il sistema di misurazione della temperatura a fibra ottica può essere collegato alla protezione antincendio, sistemi di allarme, and so on. Quando viene rilevato un aumento anomalo della temperatura, il sistema di allarme può essere attivato in modo tempestivo per avvisare il personale interessato di adottare misure. Allo stesso tempo, è inoltre possibile fornire informazioni sulla temperatura al sistema di protezione antincendio per l'allarme tempestivo e la prevenzione prima che si verifichi un incendio. Per esempio, in luoghi densamente popolati e concentrati di merci come grandi centri commerciali e magazzini, il collegamento tra la misurazione della temperatura in fibra ottica e i sistemi di allarme antincendio può effettivamente migliorare i livelli di sicurezza antincendio e ridurre le perdite derivanti da incidenti dovuti ad incendio.

Comoda trasmissione e analisi dei dati
La fibra ottica non può servire solo come sensore di temperatura, ma anche come mezzo per la misurazione e la trasmissione della temperatura, consentendo la trasmissione remota dei dati e facilitando agli utenti la visualizzazione e la manipolazione remota dei risultati delle misurazioni. Inoltre, può analizzare i dati sulla temperatura raccolti per una facile risoluzione dei problemi. In alcune reti di monitoraggio remoto o di monitoraggio di dispositivi su larga scala, la comodità della trasmissione e dell'analisi dei dati può migliorare notevolmente l'efficienza della gestione, ridurre i costi di manutenzione, e rilevare e gestire tempestivamente potenziali problemi.