Perché utilizzare la misurazione della temperatura in fibra ottica fluorescente per monitorare i quadri-INNO

Principio di Termometro a fibra ottica fluorescente

Il termometro a fibra ottica fluorescente è un dispositivo di misurazione della temperatura basato sul fenomeno della fotoluminescenza dei materiali fluorescenti. Rispetto ai tradizionali metodi di misurazione con termocoppia, presenta vantaggi come l'anti-interferenza elettromagnetica, resistenza alla corrosione, e resistenza alle alte temperature e alle alte pressioni. Può ottenere il rilevamento della temperatura in tempo reale negli ambienti esterni più difficili e ha ampie prospettive di applicazione. The fluorescence fiber temperature measurement system developed by Huaguang Tianrui based on fluorescence fiber temperature measurement technology has unique advantages compared to other temperature measurement methods. It deeply explains the working principle of the fluorescence fiber thermometer, analizza i fattori chiave che influenzano la misurazione della temperatura, e stabilisce una base teorica per la progettazione del termometro a fibra a fluorescenza. Poi, è stata eseguita la progettazione complessiva del termometro a fibra fluorescente, compreso il percorso ottico, circuito, software, struttura, e algoritmo. Verificare la fattibilità del progetto complessivo, è stato progettato un esperimento comparativo di misurazione della temperatura, e il piano complessivo è stato analizzato e studiato sulla base di dati reali. Il sistema di misurazione della temperatura in fibra ottica è stato riassunto e discusso, e sono state proposte direzioni e idee future per migliorare la misurazione della temperatura in fibra ottica.

La tecnologia di termometro a fibra fluorescente:

(1) Tecnologie chiave della struttura ottico-meccanica:

Utilizzando una singola fibra ottica per trasmettere simultaneamente segnali di sorgente luminosa e segnali di fluorescenza, riducendo la perdita di volume e fluorescenza del termometro a fibra di fluorescenza;

Utilizzo di filtri per schermare la luce di eccitazione e la fluorescenza;

Adozione di una tecnologia avanzata per ottenere la sigillatura delle sonde in fibra ottica fluorescente.

(2) La tecnologia chiave del circuito di demodulazione:

Utilizzo dell'ingresso del segnale di regolazione dinamica per ottenere la commutazione periodica e la regolazione della potenza di uscita della sorgente luminosa, ottenendo indirettamente la regolazione dell'ampiezza del segnale di campionamento;

Utilizzo di segnali di correzione per amplificare i segnali campionati e correggere i bias;

Semplifica i componenti del circuito e integra il controllo, elaborazione, comunicazione e altre funzioni in chip, che favorisce la miniaturizzazione dei termometri a fibra a fluorescenza;

Utilizzo di algoritmi di adattamento per calcolare la durata della fluorescenza e convertire la temperatura;

Filtrare i risultati della durata della fluorescenza utilizzando un algoritmo di filtraggio per ridurre gli errori e migliorare la precisione dei risultati di output.

Progettazione di Termometro a fibra ottica fluorescente:

1、 The fluorescence probe part of the optical path adopts advanced technology to replace traditional probe protection schemes, increasing the flexibility and sealing effect of the probe;

2、 Le caratteristiche elettriche di alcuni componenti del demodulatore variano con la temperatura, and a dynamic adjustment signal is added to the circuit to adjust the stability of the signal waveform, bilanciare la precisione e l’errore della forma d’onda;

3、 La sezione relativa all'elaborazione dei dati propone un metodo di filtraggio combinato per l'elaborazione dei dati, che riduce efficacemente gli errori e migliora la precisione dei risultati di output;

4、 La parte software è progettata con molteplici modalità di lavoro e funzioni di lettura e configurazione dei parametri per migliorare l'adattabilità di questo sistema.

Perché usare misurazione della temperatura in fibra ottica fluorescente:

La temperatura è una grandezza di riferimento importante nella produzione e nella vita quotidiana, e con il continuo progresso della tecnologia e lo sviluppo della società umana, le persone hanno esigenze sempre più elevate di temperatura nella produzione industriale quotidiana e nella vita quotidiana. Nel campo della produzione industriale, produzione di acciaio, dalla lavorazione della materia prima, dalla lavorazione del ferro alla fusione in stampi, laminazione dell'acciaio, ecc., ha un controllo rigoroso della temperatura. Per esempio, la conservazione e il trasporto degli alimenti freschi nella vita quotidiana, nonché il monitoraggio e il controllo della temperatura, hanno un impatto significativo sulla sicurezza e sul gusto degli alimenti. Perciò, l'importanza di una misurazione accurata della temperatura è evidente. Allo stesso tempo, di fronte alla classificazione dei requisiti tecnici sempre più specializzati e al continuo perfezionamento delle condizioni tecniche, crescono anche le corrispondenti classificazioni delle apparecchiature di misura e delle tecnologie di misura, e la domanda di dispositivi di misurazione della temperatura progettati per vari ambienti specializzati e requisiti speciali emerge costantemente. In circostanze speciali e condizioni ambientali estreme, così come diversi requisiti come una risposta dinamica rapida, misurazione remota, e misurazione multipunto, La misurazione tradizionale della temperatura e la trasmissione del segnale sono diventate sempre più difficili da soddisfare le diverse condizioni impegnative, ed è aumentata anche la difficoltà di attuazione.

Funzione di misurazione della temperatura in fibra ottica a fluorescenza:

Attualmente, le tradizionali apparecchiature di misurazione della temperatura presentano alcune difficoltà pratiche nell'uso in molti ambienti di misurazione speciali, come l'ambiente difficile del punto di misurazione della temperatura, come la corrosione, alta tensione, spazio ristretto, ecc., o la forte interferenza elettromagnetica nell'area in cui si trova il punto di misurazione, come il monitoraggio della temperatura di motori e trasformatori ad alta tensione. In risposta alle difficoltà di cui sopra, la maggior parte dei nuovi sensori di temperatura deve presentare vantaggi come una forte resistenza alle interferenze elettromagnetiche, buone prestazioni di isolamento, risposta rapida, e di piccole dimensioni. Con l'applicazione di vari nuovi materiali e processi, così come l’esplorazione di nuovi metodi di misurazione, sono emersi una varietà di nuovi dispositivi di misurazione della temperatura. Uno di questi è l'apparecchiatura di misurazione della temperatura basata sulla tecnologia di comunicazione in fibra ottica.

Prima della nascita della tecnologia di misurazione della fluorescenza in fibra ottica, esistevano già diverse tecniche di misurazione della temperatura. Già nel 1980 nacque il primo termometro a mercurio 1714. I termometri a mercurio appartengono alla tecnologia di misurazione della dilatazione, che sfrutta il principio di dilatazione e contrazione termica, e lo spazio occupato dal volume del mercurio varia con temperature diverse. La scala di un termometro a mercurio mostra vividamente il valore numerico della temperatura. Sulla base di questo principio, oltre ai liquidi, In futuro emergeranno anche tecnologie di misurazione per diversi materiali come gas e metalli. Con il continuo progresso della tecnologia, il vigoroso sviluppo dell’elettricità ha portato nuove idee e tecnologie di misurazione. La tecnologia delle termocoppie si basa sulle diverse proprietà elettriche dei componenti elettronici a diverse temperature, ed è attualmente la tecnologia di misurazione della temperatura più utilizzata e diversificata. Inoltre, anche la tecnologia della comunicazione ottica ha indicato una nuova direzione per la misurazione della temperatura. I dispositivi di misurazione della temperatura a infrarossi realizzati utilizzando le diverse caratteristiche della radiazione termica di oggetti a temperature diverse possono ottenere misurazioni della temperatura su lunghe distanze e ampi intervalli, così come metodi di misurazione indiretta della temperatura che utilizzano dispositivi intermedi come materiali e reticoli fluorescenti.

Caratteristiche dei vari sistemi di misurazione della temperatura

Sistema di misurazione della temperatura di espansione

1. Prezzo basso 2. Funzionamento e lettura convenienti 3. Meccanismo semplice e facile da produrre

1. Bassa precisione 2. Facile da danneggiare 3. Impossibile ottenere l'automazione

Sistema di misurazione della temperatura con immagine termica a infrarossi

1. Misurazione della temperatura senza contatto 2. Facile da usare 3. Basso costo 1. Errore grave

2. Può misurare solo la temperatura superficiale. 3. Costo dell'ispezione manuale

Sistema di misurazione della temperatura senza fili

1. Installazione semplice 2. Basso costo

1. Scarsa affidabilità, trasportare batterie, breve durata, alto tasso di falsi allarmi

2. Influisce sulle prestazioni degli isolanti

3. L'elevato volume di sensori influisce sulla dissipazione del calore e rappresenta un pericolo per la sicurezza delle apparecchiature primarie

Sistema di misurazione della temperatura con reticolo in fibra di Bragg

1. Può ottenere una misurazione della temperatura quasi distribuita, adatto per misurazioni a lunga distanza e di grandi aree

2. Adozione della tecnologia in fibra ottica per resistere alle interferenze elettromagnetiche

3. Buone prestazioni di isolamento

1. La sonda del sensore è grande e difficile da installare

2. Bassa affidabilità, il reticolo è soggetto a desensibilizzazione e fallimento

3. Durata di vita breve

4. Impossibile ottenere la corrispondenza del mobile singolo e l'esposizione in loco

5. Prezzo caro

Advantages of Fluorescent Fiber Optic Temperature Measurement System

1. Sicuro e affidabile, può ottenere la calibrazione gratuitamente, con buona consistenza, intercambiabilità, e stabilità

2. Lunga durata, esente da manutenzione

3. La sonda ha un volume ridotto e può penetrare in profondità nel punto caldo per ottenere un monitoraggio reale

4. Anti interferenza elettromagnetica, buone prestazioni di isolamento

5. Può ottenere la visualizzazione in loco, facilitandone l'integrazione nel sistema operativo

6. Installazione semplice

Fluorescence temperature measurement technology converts temperature signals into optical signals based on the photoluminescence phenomenon of fluorescent materials, e utilizza l'elevata efficienza della fibra ottica nella trasmissione del segnale ottico per ottenere in modo efficace la misurazione della temperatura in tempo reale e a lunga distanza. La tecnologia di misurazione della fluorescenza a fibra ottica eredita i vantaggi della tecnologia di rilevamento a fibra ottica. Rispetto ad altre tecnologie di misurazione della temperatura, non ha solo le caratteristiche di resistenza alla corrosione, buon isolamento, e di piccole dimensioni, ma riduce anche efficacemente le interferenze elettromagnetiche. Nel frattempo, la tecnologia di misurazione della fluorescenza in fibra ottica ha anche le caratteristiche di una lunga durata, esente da manutenzione, buona stabilità, e consistenza. Inoltre, questo sistema dispone anche di visualizzazione in tempo reale, facile integrazione in altri sistemi, e installazione conveniente.

Scenari applicativi del sistema di misurazione della temperatura a fibra ottica a fluorescenza

Tecnologia di misurazione della temperatura a fluorescenza, con le sue caratteristiche di anti interferenza elettromagnetica, piccola dimensione, buona risposta dinamica, resistenza alla corrosione, lunga distanza di trasmissione, e bassa perdita di trasmissione, ha progressivamente ampliato i propri campi di applicazione anche ad applicazioni mediche come la terapia di riscaldamento a microonde, rilevamento della temperatura interna del trasformatore, o monitoraggio della temperatura di sottostazioni in ambienti e requisiti unici o proprietari, oltre al monitoraggio e alla misurazione della temperatura comunemente utilizzati nella produzione e nella vita quotidiana. Ha ricevuto attenzione e ricerche da parte degli studiosi.

I trasformatori generano una grande quantità di calore durante il funzionamento, che possono influenzare le prestazioni dei loro vari componenti, portando a cambiamenti nella capacità di carico del trasformatore, affidabilità operativa, e durata della vita. Attualmente, i trasformatori immersi in olio e i trasformatori immersi in olio sono ampiamente utilizzati nel sistema di alimentazione. L'aspetto del corpo del trasformatore è la parete esterna del serbatoio dell'olio, e il suo interno è costituito principalmente da bobine di avvolgimento del trasformatore e olio di raffreddamento. La struttura snella della sonda fluorescente a fibra ottica ne consente l'installazione e il fissaggio sulla bobina del trasformatore, riducendo al minimo il ritardo nel monitoraggio dei dati e migliorando la precisione del monitoraggio nella massima misura possibile.

Monitoraggio della temperatura di quadri ad alta tensione in un sistema di misurazione della temperatura in fibra ottica fluorescente

I quadri ad alta tensione sono comunemente utilizzati nelle situazioni di alta tensione dei sistemi di alimentazione per controllare la commutazione della tensione. Il punto principale di misurazione della temperatura del quadro è il giunto di contatto, ma lo spazio in quest'area è relativamente ristretto. Le dimensioni e il diametro delle sonde fluorescenti in fibra ottica sono molto piccoli. The slender shape of the fiber optic probe allows it to be easily bent and inserted into narrow spaces, and then fixed in contact with the stationary contact, which does not affect the normal operation of the equipment and is therefore safer. Inoltre, fiber optic fluorescence temperature measurement technology can also be applied to mining of coal, oil and other minerals, as well as storage of raw materials (such as oil and natural gas) in industrial production that require long-term strict temperature monitoring.

The research on fiber optic fluorescence temperature measurement technology has been ongoing for many years since its inception, but with the continuous emergence of new devices and the expansion of application fields, the performance requirements for sensors have increased, e c'è ancora molto spazio per lo sviluppo; D'altra parte, continuano ad emergere nuovi materiali con prestazioni superiori, e i materiali sensibili con nuove caratteristiche ci forniscono nuove scelte, far sì che la progettazione dei sensori affronti nuovi concetti. Come una tecnologia promettente, La tecnologia di rilevamento della temperatura a fluorescenza in fibra ottica può essere ampiamente applicata in alcuni settori speciali, come quello medico, monitoraggio di apparecchiature elettriche ad alta tensione, lavorazione metallurgica, e rilevamento della temperatura online nel settore aerospaziale. Perciò, stabilire una teoria completa e sistematica del rilevamento della temperatura a fluorescenza in fibra ottica, fornendo tecnologie semplici e pratiche, è di grande importanza per migliorare il livello degli strumenti scientifici in questo campo in Cina.