蛍光体を用いた温度測定の基本原理-INNO

ほとんどすべての物質は適切な条件下で蛍光を発します。. 蛍光は、材料が電磁放射線にさらされたときの光の放出として簡潔に定義できます。. 最初の励起に続いて, この放射は一定期間持続する可能性があります. この期間は、原子レベルで起こる数多くの相互作用と吸収されたエネルギー量の産物です。. 励起強度と発光強度の両方が時間の経過とともに指数関数的に変化します. この二重の時間依存の挙動は、蛍光物質分子の状態を示すために利用できるユニークな特性です。.

科学者たちは、特定の元素をドープしてその挙動を特定の物理的特性に大きく依存させることができるさまざまな種類の蛍光物質を発見しました。, センシングアプリケーションにとって実用的な重要性を持っています. 例えば, 特定の結晶マトリックスの蛍光特性を温度の測定に使用できることが判明しました。, プレッシャー, 湿度, 酸素, そして二酸化炭素. これらすべての物理的特性は、固有の蛍光物質の指数時定数を正確に測定することで測定できます。. これらの原理を利用した、費用対効果の高い一連の光ファイバー温度センサーが開発されました。. 競合するセンシング技術に対する光ファイバーセンサーの注目すべき利点は、電磁ノイズや干渉に対する固有の耐性です。, 電流と電圧を伝送するアンテナとして機能する金属導体がないためです。. これにより、蛍光ファイバー光センサーは高電圧送電での用途に特に適したものになります。, 電子レンジ, およびプラズマ環境. さらに, 光ファイバー温度測定技術により、150°C 未満の用途で安価なラージコアポリマープラスチックファイバーの使用が可能になります。. これらのプラスチック繊維は非常に堅牢で耐久性があります。, 自動車分野で広く使用されています, 工業用, および電気通信部門.

光ファイバー温度センサーソリューション

光ファイバー温度センサーは、温度トランスミッターとして知られる電子デバイスに接続された 1 つ以上の光ファイバープローブで構成されます。 (信号調整器とも呼ばれます). マルチチャンネル光ファイバー温度センサーは、送電や配電などの用途向けに開発されました。. 従来の光ファイバー温度トランスミッターとは異なります, それはかさばって高価な実験器具でした, 光ファイバー信号調整器は、外観と取り付けが熱電対または RTD と似ています。 (測温抵抗体) 送信機. DIN レールに取り付けられており、標準の 4 ～ 20mA アナログ出力が含まれています。, デイジーチェーンデバイス通信用の産業用RS-485シリアルバスMODBUSも同様. 蛍光ファイバー光温度センサーの光プローブも、標準的な熱電対や RTD と同様の外観と感触を共有しています。. 光ファイバー温度センサーのコストは、市販の RTD とトランスミッターの組み合わせに匹敵します.

光ファイバーセンサーの精度と安定性は従来の熱電対を上回り、PRT に迫ることができます。 (白金測温抵抗体) 校正アプリケーションで. ±1℃の長期安定性を備えたソリューションが利用可能, 絶対精度±0.1℃の製品も.

変圧器巻線のホットスポット温度監視

光ファイバー温度センサー, EMI/RFIおよび高電圧環境の影響をまったく受けません, 変圧器巻線のホットスポットを監視するのに理想的な選択肢です. 正確な, リアルタイム, インテリジェントなグリッド温度監視ソリューションが電力および配電機器向けに開発されました.

光ファイバー温度センサーは、高電圧乾式変圧器の温度測定に優れたソリューションであることが証明されており、現在では変圧器監視の推奨方法とみなされています。. 光ファイバーセンサーが伝送と配電にもたらす利点 (T&D) 企業は経済的に重要です. 各変圧器巻線のホットスポットの温度を監視することにより, 電力会社は、変圧器の寿命を大幅に縮める可能性のある過負荷状態に陥ることなく、乾式変圧器をピーク容量で運転できます。. この伝送スループットと寿命の効率化により、毎年大幅な資金を節約できます。, 直接巻線温度機能が必須となる.

費用対効果の高い光ファイバー温度検知技術により、インテリジェントなグリッド変圧器の温度監視がより魅力的になります. 光ファイバー温度プローブは、高絶縁耐力材料を使用して設計されています, PTFE やポリイミドでコーティングされた石英繊維など, そのため、変圧器油への長期間の浸漬や製造工程中の灯油の脱離に耐えることができます。. 特殊な光温度トランスミッターを使用した光ファイバーセンサーが、変圧器巻線のホットスポット位置に直接設置されたプローブに信号を送信します。. 光ファイバー温度トランスミッターは外部制御キャビネットに取り付けられています, 温度出力はリアルタイム監視ソフトウェアに入力されます. 光学式温度センサー搭載, オペレーターはリアルタイムで負荷を監視できます,

開閉装置の温度監視

経済的な光ファイバー温度センサーは、継続的な温度を提供します。, 重要な接点における開閉装置の温度をリアルタイムで監視, 過負荷と障害の迅速な検出を可能にする. 温度トランスミッターはアナログ出力と RS-485 Modbus 通信を提供します, 既存のPLCと簡単に統合できます (プログラマブルロジックコントローラー) およびマスター監視ソフトウェア. 光学式温度センサーにより、長年にわたって正確な検知が可能, 安全かつ効率的な開閉装置の動作を保証する.

世界中の電力開閉装置メーカーは、重要なメディアや高電圧スイッチ装置のスマートグリッド温度監視に光ファイバーセンサーを使用しています。. これらのセンサーはリアルタイムの温度データを提供します, オペレーターが負荷効率を最大化し、致命的な故障につながる可能性のある熱ストレスのバランスを取れるようにします。. 時間とともに, 開閉装置の接点, バスバー, 重要な接続ポイントにはゆっくりと腐食するホットスポットが発生します, 結果として抵抗が増加する. チェックを外した場合, わずかな抵抗の増加でも、すぐに制御不能になる可能性があります, 抵抗が大きいほど導体が熱くなります, その結果、より高い抵抗が発生します. したがって, T&D 企業は、メンテナンススケジュールを最適化し、機器の寿命を延ばすために、開閉装置の温度を継続的に監視する要件を指定することがよくあります。.

しかし, 課題の 1 つは、高電圧検知アプリケーション向けの費用対効果の高い技術を見つけることです。. 各種RF (無線周波数) ワイヤレスとIR (赤外線) 温度計が使われてきた, しかし、それぞれに欠点があります. RF 送信機/受信機センサーは、高電圧環境に存在する固有のノイズや干渉の影響を受け、スイッチ動作中に信号が失われたり、表示温度が急上昇したりする可能性があります。, 誤報につながる可能性があります. さらに, これらのセンサーには電子部品が使用されているため、, 長期間使用する場合、温度範囲は通常 120°C 未満に制限されます。. リモート赤外線温度センサーも同様です, ワイヤーのシールドと特別な取り付けポイントが必要なため, 感知される物体の表面との正確な空間的位置合わせ. 赤外線温度計は、塵の蓄積による温度変化や、軽度の表面腐食による放射率の変化を報告することが知られています。, 特に銅バスバーのような光沢のある金属表面では. 報告される温度は、周囲の物体から反射される赤外線エネルギーによって歪められる可能性があります, 周囲温度の急激な変化も測定誤差を引き起こす可能性があります.

光ファイバー温度センサーは、ワイヤレス温度計や赤外線温度計に関連する技術的課題に直面しません。. 光ファイバーセンサーは重要な開閉装置監視ポイントに直接配線可能. 光学式温度センサーはホットスポットの場所にしっかりと接続されており、高電圧スイッチによって引き起こされる電磁干渉やノイズバーストの影響をまったく受けません。. 光ファイバーセンサーは堅牢で耐久性があります, さまざまな長さで製造できます, 従来の熱電対と同様に機能します. 最も重要なこと, 各光学式温度センサー送信機は三相を監視できます, アナログ出力とデジタル RS-485 Modbus RTU 通信を提供します. 光ファイバー温度プローブは、スマートグリッド開閉装置の温度監視に非常に適しています.

発電機巻線温度監視

今, オンライン光ファイバー温度モニタリングは、低電圧および高電圧発電機の両方で一般的です. 光ファイバーセンサーは、リアルタイムの温度監視のための経済的で効率的なソリューションを提供します, 機器が最適なパフォーマンスで動作し、その寿命を延ばすことが可能になります。.

光ファイバー温度センサーは現在、重要な固定子巻線とベアリングのリアルタイム監視と熱保護を提供するために、大型モーターや発電機機器に一般的に取り付けられています。. 回転機械の巻線の安全な動作温度は、絶縁材が最終的に劣化する前に耐えられる熱量によって制限されます。. この温度と劣化速度は断熱材のカテゴリーによって異なります。. 特定の温度での絶縁劣化は、温度が臨界しきい値を超えた時間の長さにほぼ比例します。. 最近まで, RTD (測温抵抗体) 通常、連続監視を提供するために巻線に埋め込まれていました, EMI/RFI 干渉による不正確さは存在しましたが、. 今, 経済的な光ファイバー温度センサーは、高電圧と交流電磁界が従来の RTD 巻線センサーに問題を引き起こす場所に設置できます。. 光ファイバーセンサーをモーターと発電機の巻線の間に挿入して連続温度測定を行うことで、絶縁を保護し、メンテナンススケジュールを延長することができます。. 光学式温度センサーを搭載することで, オペレーターはリアルタイムで負荷を監視し、エネルギーと経済効率を最大化できます。. エネルギー効率の向上はビジネスにとって有利であり、環境にとっても有益です.

MRI温度モニタリング

さまざまなライフサイエンスや患者監視アプリケーションには、高精度の光ファイバー温度センシングが必要です. MRI 用にシングルおよびマルチチャンネルの光ファイバー温度プローブが提供されています (磁気共鳴画像法), NMR (核磁気共鳴画像法), とRF (無線周波数) 環境, 高速応答と優れた精度を備えた低コストの使い捨て温度プローブを含む.

さまざまなライフサイエンスアプリケーションは、標準的な温度計や RTD にとって不利な環境での高精度センシングのために光ファイバー温度センサーに依存しています。 (測温抵抗体). 光ファイバーセンサーの用途の 1 つは MRI です。, 番号, 患者モニタリングのための MRT 環境, 非常に高い磁場とパルスRFが組み合わされた場所 (無線周波数) エネルギーは金属センサーの使用を禁止します. OSENSA の光ファイバーセンサーは非金属材料で作られており、組織の比吸収率が破壊的なレベルを超えないように患者の体温を監視するのに非常に適しています。. 光ファイバー温度センサーは、冷却中の超電導磁石の低温を監視するためにも使用できます。.

さまざまなサイズと材質のさまざまな高精度光ファイバー温度センサーが利用可能です, MRI および CT に非常に適しています (X線コンピュータ断層撮影) 研究. 光ファイバープローブは、X線透過性の素材と非磁性コネクタで作られています。, MRI および CT スキャン室と完全に互換性があります. 加えて, 速い応答, 超細径光ファイバープローブも用意, 多くの要求の厳しいアプリケーションの要件を満たすように設計されています.

半導体チャックの温度とプロセス制御

高精度の光ファイバー温度センサーは、半導体プロセス制御アプリケーションの厳しい要件を満たすように設計されています。. 誘電体および導体のエッチング用途に迅速な応答を提供するカスタム OEM ソリューションは、接触式および非接触式の両方の光学温度センシングに提供されます。. 光ファイバーセンサーは静電チャックの複数のゾーン内に埋め込まれており、最大限の制御と熱均一性を実現します。.

多くの半導体ウェーハ処理アプリケーションは光ファイバーの温度高RFでの正確なプロセス制御のためのセンサー (無線周波数) およびプラズマ環境. 一般的な処理アプリケーションでは, シリコンウェーハは、プラズマ環境内で急速に加熱および冷却される静電チャック上に配置されます。. 光ファイバー温度センサーが静電チャックの底部に埋め込まれています, 厳格なプロセス制御のための高精度と迅速な応答を提供します. 各静電チャックは複数のゾーンに分割されています, ウェーハ表面全体の温度均一性を最大化するには複数の光ファイバー温度センサーが必要. 通常、このタイプのセットアップを使用する半導体アプリケーションは、誘電体および導体のエッチングプロセスです。.

強化されたプラズマ化学蒸着用 (EPCVD) プロセス, シャワーヘッドリアクターは、強力な RF 電力を印加しながら反応ガスを処理チャンバー全体に分散させるために採用されています。. これらのアプリケーションでは, 光ファイバー温度センサーを使用してシャワーヘッドの温度を制御し、側壁の温度を監視してチャンバー表面への堆積を最小限に抑えます。. さまざまな最先端の半導体プロセスをサポートするために開発された光ファイバー温度センサー. センサーは非接触の幾何学的構造を特徴としています, 静電チャックのベースに感知材料が埋め込まれています, 光ファイバーが遠隔地に設置されている間. この方法は応答時間を最大化し、ステムの伝導損失を排除します。. 電子コレットの交換や改修も簡素化します。.

マイクロ波および誘導加熱制御

マルチチャンネル光ファイバー温度センサーは、工業用マイクロ波プロセスの温度監視に経済的で便利なソリューションを提供します, マイクロ波支援化学を含む, 電子レンジ滅菌, およびマイクロ波焼結. マイクロ波環境用の光学温度プローブは、化学的および生物学的適合性を最大限に高める材料で作られています。, または頑丈なステンレス鋼と高温セラミック製.

光ファイバー温度センサーは本質的にマイクロ波放射や高周波電磁場の影響を受けません。. 光ファイバー温度センサーを使用する電子レンジ環境には、食品加工および乾燥用の工業用電子レンジが含まれます。, ガラス溶解用マイクロ波窯, そして紙を乾燥させるために, 織物, または木材. その他の用途には、セラミックや歯科器具のマイクロ波焼結が含まれます。, 電子レンジ滅菌, 電子レンジによる害虫駆除も.

開発された光ファイバー温度プローブは、さまざまな工業用電子レンジや窯の用途に合わせてカスタマイズできます。. この技術により、短距離の非接触光学温度測定も可能になり、非常に高いしきい値を超える温度を測定できます。.

誘導ヒーターと誘導炉は、高出力の交流電磁場を使用して、導電性の物体を急速に加熱します。. 例としては、射出成形装置におけるバレルおよび金型内誘導加熱の使用が挙げられます。. これらのヒーターは、次の範囲の周波数で動作します。 5 〜 100kHz までの電力を消費できます。 10 40kWまで. 工業用グレードの光ファイバー温度センサーは、強力な電磁エネルギーに対する堅牢性により、これらの用途に特に適しています。, 高い信頼性, 迅速な応答時間. マルチチャンネル温度トランスミッター (信号調整器) 4 ～ 20mA のアナログ出力を備え、射出成形プロセス制御装置に簡単に統合できます。.

研究および教育用光ファイバー温度センサー

正確な光ファイバー温度検知ソリューションを必要とする研究開発活動. ソフトウェアおよび光ファイバープローブは、さまざまな実験室および試験用途に合わせてカスタマイズおよび校正できます。. 光ファイバー温度センサーは、強い電磁場に対する耐性があるため、研究用途によく選ばれます。, 核, そしてX線放射. 柔軟性と使いやすさにより、, 光ファイバーセンサーは研究用途に最適です. ソフトウェアをインストールしてUSBケーブルを接続するだけで、温度の光学監視を開始できます。. アプリケーションサポートエンジニアが親切にサポートします, より要求の厳しいアプリケーション向け, エンジニアリングコンサルティングサービスを提供可能.

光ファイバー温度センサーは学生の実験作業にも非常に適しており、物理学の教師にユニークな教育活動を提供します。, 化学, 生物学, エレクトロニクス, および計器類. 高度なソフトウェアにより、低コストで簡単な温度ログと校正が容易になります。.