Sensor suhu gentian optik INNO ,sistem pemantauan suhu.
1. Prinsip Pemantauan suhu optik gentian
Sensor suhu gentian optik ialah sensor termaju yang mengukur perubahan suhu dengan menggunakan kesan optik. Ia menggunakan sifat unik gentian optik, seperti kepekaan terma dan kesan parut Bragg. Prinsip asasnya ialah menggunakan sifat optik gentian optik untuk mencerminkan perubahan suhu persekitaran dengan mengukur parameter isyarat optik (seperti keamatan cahaya, fasa, Dll.) dalam serat. Berikut adalah beberapa kaedah pemantauan suhu gentian optik biasa berdasarkan prinsip yang berbeza:
1.1: Berdasarkan prinsip variasi amplitud cahaya:
Dalam sensor suhu gentian optik jenis komponen, diameter teras dan indeks biasan gentian berubah mengikut suhu, menyebabkan cahaya menyebarkan serat untuk menyebarkan ke luar kerana laluan yang tidak rata, mengakibatkan perubahan amplitud cahaya. Sebagai contoh, dalam beberapa struktur gentian khas, perubahan suhu boleh menyebabkan perubahan dalam taburan bahan atau ciri-ciri struktur di dalam gentian, mengakibatkan perubahan dalam penyerakan cahaya semasa perambatan, dan dengan itu menyebabkan perubahan dalam amplitud cahaya. Dengan mengesan perubahan amplitud ini, Maklumat suhu dapat diperoleh.
Berdasarkan prinsip gangguan: Dalam instrumen, cahaya daripada gentian isyarat bercampur dengan pancaran rujukan yang stabil. Disebabkan oleh pengaruh parameter yang diukur (seperti suhu) pada gentian isyarat, fasa perambatan isyarat optik berubah, mengakibatkan gangguan antara dua pancaran cahaya. Pada dasarnya, pengesan fasa yang sesuai boleh mengesan perubahan kecil, manakala kaunter jalur boleh mengesan perubahan besar. Ini menggunakan ciri-ciri gangguan cahaya, menukar pengaruh suhu pada fasa isyarat optik dalam gentian optik kepada fenomena gangguan yang boleh dikesan, dengan itu mencapai pemantauan suhu.
1.2: Berdasarkan prinsip kesan hamburan Raman:
Prinsip asas bagi Sistem Penderiaan Suhu Gentian Optik Teragih (DTS) adalah berdasarkan reflekometri domain masa optik (OTDR) prinsip gentian optik dan kesan hamburan Raman gentian optik. Denyut laser berinteraksi dengan molekul gentian, mengakibatkan pelbagai fenomena serakan seperti serakan Rayleigh, Penyebaran Brillouin, dan taburan Raman. Pilih taburan Raman yang paling sensitif kepada perubahan suhu apabila memilih isyarat rujukan sistem. Mekanisme pengukuran suhu gentian optik adalah berdasarkan kesan hamburan Raman ke belakang, yang memperoleh maklumat suhu dengan menganalisis isyarat cahaya hamburan Raman. Kerana keamatan cahaya hamburan Raman mempunyai hubungan khusus dengan suhu, perubahan suhu boleh menyebabkan perubahan dalam keamatan serakan Raman. Dengan mengukur perubahan dalam keamatan serakan Raman, nilai suhu dapat ditentukan.
1.3: Berdasarkan prinsip Bragg fiber Bragg grating:
hampir Serat optik yang diedarkan teknologi pengukuran suhu, penyelesaian perwakilan ialah sistem pengukuran suhu dengan pelbagai gentian parut Bragg disambung secara bersiri. Beberapa parut gentian Bragg dengan panjang gelombang pusat yang berbeza terbentuk melalui pendedahan dan goresan sepanjang arah membujur gentian optik melalui sinaran ultraungu.. Setiap parut gentian Bragg adalah pantulan jumlah kuasa untuk panjang gelombang cahaya tertentu. Apabila suhu ambien parut Bragg gentian berubah, panjang gelombang isyarat yang dipantulkan dari parut juga akan berubah. Suntikkan pancaran cahaya spektrum luas yang mengandungi berbilang panjang gelombang ke dalam gentian optik, dan rasuk melepasi satu siri jeriji Bragg gentian. Setiap parut memantulkan isyarat cahaya monokromatik yang sepadan dengan panjang gelombangnya, dan perubahan suhu dipantulkan dengan mengesan perubahan dalam panjang gelombang cahaya yang dipantulkan.
1.4: Berdasarkan prinsip sinaran pendarfluor:
Dalam teknologi pengesan suhu gentian sinaran pendarfluor, bahan pendarfluor disalut pada hujung gentian, dan nilai suhu titik yang diukur boleh diperolehi dengan mengukur masa pereputan tenaga pendarfluor dan menggunakan korelasi suhu masa selepas bercahaya intrinsik bahan pendarfluor. The afterglow time of fluorescent substances changes with temperature, and this characteristic is used for temperature measurement. Its applicable temperature range is -50~200 ℃, with an accuracy of about ± 1 °C, and it is commonly used for temperature measurement inside electrical equipment.
1.5: Principle of Light Absorption/Transmission Characteristics Based on Gallium Arsenide Crystals:
Gallium Arsenide Fiber Temperature Measurement Technology embeds gallium arsenide crystal material into the far end of the fiber as a temperature probe, and injects incident light into the near end device of the fiber. When the sensor light source emits multi wavelength incident light and radiates onto the gallium arsenide crystal, bahan kristal gallium arsenide akan menyerap panjang gelombang cahaya kejadian yang berbeza pada suhu yang berbeza, dan panjang gelombang cahaya yang tidak diserap akan dipantulkan kembali ke peranti. Dengan menganalisis spektrum cahaya yang dipantulkan, parameter suhu pada probe boleh diperolehi. Kelebihan sensor ini ialah ia memperoleh suhu probe melalui pengukuran spektrum mutlak dan bukannya pengukuran perubahan suhu, jadi ia tidak melibatkan penentukuran di tapak. Siasatan mempunyai kesejagatan yang baik, dan jarak penderiaan boleh melebihi 500m. Jangka hayat sumber cahaya dan kestabilan jangka panjang pengesanan dalam talian boleh melebihi 30 Tahun. Walau bagaimanapun, kos gentian gallium arsenide agak tinggi.
2. Kaedah Pemantauan Suhu Gentian Optik
Mengikut senario aplikasi yang berbeza, teknologi pengukuran suhu gentian optik boleh dibahagikan kepada kategori berikut:
2.1: Pengukuran suhu titik:
Teknologi pengesan suhu gentian sinaran pendarfluor: bahan pendarfluor disalut pada hujung gentian, dan nilai suhu titik yang diukur diperoleh dengan mengukur masa pereputan tenaga pendarfluor dan menggunakan korelasi suhu bagi masa selepas bercahaya intrinsik bahan pendarfluor. Sesuai untuk julat suhu -50~200 ℃, with an accuracy of about ± 1 °C, pada masa ini digunakan terutamanya untuk pengukuran suhu di dalam peralatan elektrik. Ia mempunyai ciri -ciri saiz kecil, Integrasi mudah, prestasi yang boleh dipercayai, anti gangguan elektromagnet, prestasi penebat yang baik, pemasangan yang mudah, dan rangkaian fleksibel.
2.2 Teknologi Pengukuran Suhu Gentian Optik Gallium Arsenide:
Memasukkan bahan kristal galium arsenide ke hujung gentian optik sebagai probe suhu, menyuntik cahaya kejadian ke dalam peranti hujung dekat gentian. When the sensor light source emits multi wavelength incident light and radiates onto the gallium arsenide crystal, bahan kristal gallium arsenide menyerap panjang gelombang cahaya kejadian yang berbeza pada suhu yang berbeza, dan panjang gelombang cahaya yang tidak diserap dipantulkan kembali ke peranti. Parameter suhu pada probe diperoleh dengan menganalisis spektrum cahaya yang dipantulkan. Kelebihannya ialah suhu probe diperoleh melalui pengukuran spektrum mutlak, tanpa penentukuran di tapak, kuar mempunyai kesejagatan yang baik, jarak penderiaan boleh melebihi 500m, hayat sumber cahaya dan pengesanan dalam talian kestabilan jangka panjang melebihi 30 Tahun, tetapi kosnya agak tinggi.
2.3 Pengukuran kuasi teragih:
Sistem Pengukuran Suhu Siri Fiber Bragg Grating: Melalui sinaran ultraungu di sepanjang arah membujur gentian, beberapa parut gentian Bragg dengan panjang gelombang pusat yang berbeza dibentuk melalui pendedahan dan etsa. Setiap parut gentian Bragg adalah pantulan jumlah kuasa untuk panjang gelombang cahaya tertentu. Kisi gentian Bragg berbilang disambung secara berurutan secara bersiri ke arah perambatan gentian untuk membentuk sistem pengukuran suhu pengedaran spatial kuasi diskret spatial. Menyuntik cahaya jalur lebar ke dalam gentian optik, apabila rasuk melalui parut Bragg gentian, setiap parut memantulkan isyarat cahaya monokromatik yang sepadan dengan panjang gelombangnya. Apabila suhu ambien parut Bragg gentian berubah, panjang gelombang isyarat pantulan parut akan berubah. Probenya mempunyai isipadu yang kecil, laluan optik boleh dibengkokkan dengan sewajarnya, ia tahan kepada sinaran elektromagnet, dan mudah untuk telemetri. Walau bagaimanapun, kekuatan mekanikal parut Bragg gentian adalah rendah, dan ia mudah rosak di bawah keadaan kerja yang kompleks, yang memerlukan kebolehpercayaan sensor. Selain itu, sensitiviti penyahmodulasi panjang gelombang adalah masalah, dan hanyutan panjang gelombang cahaya yang dipantulkan disebabkan oleh kenaikan suhu berpuluh-puluh darjah tidak melebihi 1nm.
2.4 Pengukuran teragih sepenuhnya:
Sistem Pengukuran Suhu Gentian Teragih (DTS) Berdasarkan Raman Scattering Effect: Menggunakan Reflektor Domain Masa Optik (OTDR) prinsip gentian optik dan kesan hamburan Raman. Denyut laser berinteraksi dengan molekul gentian untuk menghasilkan pelbagai fenomena hamburan seperti hamburan Raman, dan suhu diukur berdasarkan kesan serakan Raman. Sistem ini boleh dilaksanakan dengan menggunakan peranti pemantauan dan gentian penderiaan, dan kos pemantauan seunit panjang gentian berkurangan dengan peningkatan jarak penderiaan. Ia kini merupakan penyelesaian pengukuran suhu kejuruteraan yang sangat menjanjikan. Ia boleh mencapai pengukuran suhu dalam satu titik, multi-point, dan kawasan berterusan, dan boleh berfungsi sebagai medium untuk pengukuran suhu dan penghantaran secara serentak. Ia mempunyai keupayaan anti gangguan elektromagnet, rintangan kakisan, prestasi penebat yang baik, kaedah pemasangan yang fleksibel, boleh dikaitkan dengan perlindungan kebakaran, Sistem penggera, Dll. Ia juga boleh menghantar data dari jauh, melihat dan mengawal dari jauh, dan mempunyai kelebihan seperti analisis data dan penyelesaian masalah titik kesalahan.
3. Kes aplikasi pemantauan suhu gentian optik
3.1 Aplikasi dalam Pembinaan Kuasa Komunikasi:
Masalah selesai: Bilik komunikasi mempunyai peralatan yang padat dan keperluan keselamatan yang tinggi. Sebaik sahaja kebakaran berlaku, ia akan menyebabkan keseluruhan rangkaian komunikasi lumpuh, memerlukan pemantauan masa nyata suhu bilik. Dan dengan perkembangan pesat teknologi 5G, bilik komunikasi sedang pesat dibina dan diperluaskan, mengakibatkan peningkatan mendadak dalam bilangan dan kuasa peralatan di dalam bilik. Kaedah pengukuran suhu elektronik tradisional mempunyai kelemahan seperti titik pengukuran suhu yang terhad, pemasangan kabel penghantaran yang kompleks, dan tidak kondusif untuk penyelenggaraan dan pengurusan.
Pelan pelaksanaan khusus: Pasang diedarkan sistem pemantauan suhu optik optik (seperti siri FGT) pada peralatan dan talian di dalam bilik komputer untuk mencapai pemantauan suhu masa nyata, Analisis trend, pengesanan tepat jauh kemalangan, amaran awal, penggera dan fungsi lain. Bahagian teras sistem terutamanya terdiri daripada pelanggan tempatan, hos pengukuran suhu gentian optik, kabel optik pengesan suhu, dan perisian pengukuran suhu. Sebagai contoh, gentian optik pengesan suhu memasuki setiap kabinet dari bawah dan mengukur suhu di dalam kabinet dengan mengelilingi bahagian depan dan belakang kabinet; Gentian optik penyukat suhu diletakkan dalam bentuk S di sepanjang dulang kabel pada permukaan dulang kabel untuk pemantauan suhu dulang kabel; Gentian optik pengukur suhu diletakkan di sepanjang laluan kabel terowong bawah tanah pada permukaan kabel untuk pemantauan suhu kabel terowong; Muat naik ke klien tempatan dan klien pusat pemantauan melalui protokol TCP/IP, dan pelanggan boleh memaparkan maklumat suhu masa nyata setiap kabinet melalui perisian pemantauan. Berdasarkan suhu masa nyata yang diperolehi, lukis peta awan suhu bilik komputer; Apabila penggera suhu tinggi yang tidak normal berlaku di lokasi tertentu dalam bilik komputer, hos pengukuran suhu menghantar maklumat penggera ke sistem penggera melalui protokol bersiri RS485 untuk rawatan pemadaman api yang sepadan.
Nilai aplikasi: Selain penggera serantau, kedudukan amaran awal juga boleh mengesan dan menetapkan suhu titik penggera; Paparan suhu masa nyata boleh menentukan dengan tepat trend perkembangan kemalangan kebakaran dan menyediakan asas data untuk memadam kebakaran; Ia mempunyai kelebihan keselamatan dan kebolehpercayaan (sensitiviti tinggi, tiada gangguan elektromagnet, pemantauan masa nyata pasif, penebat elektrik yang baik, Letupan-bukti, digabungkan dengan penggera suhu tetap dan pembezaan, tiada penggera palsu), Pemasangan mudah (gentian optik anti ketegangan, anti impak, Diameter luar kecil, fleksibiliti yang baik, isipadu kecil, Berat ringan, boleh dilukai dan dipasang pada permukaan kawasan ujian dalam bentuk lurus atau ular), penggunaan yang cekap (pemantauan jarak jauh, pengesanan dan penghantaran isyarat boleh diselesaikan dengan satu kabel optik, semua ditetapkan di terminal, keseluruhan sistem adalah mudah dan boleh dipercayai, dan beban kerja operasi dan penyelenggaraan adalah minimum), dan hayat perkhidmatan ultra panjang (sistem litar suhu malar terbina dalam dan suis elektro-optik mikrokomputer termaju sangat meningkatkan hayat perkhidmatan peralatan, dengan hayat perkhidmatan lebih daripada 15 Tahun).
3.2 Aplikasi dalam bidang pengangkutan:
Dalam terowong jalan, sensor gentian optik boleh digunakan untuk memantau parameter seperti suhu dan kelembapan di dalam terowong, mengesan situasi berbahaya seperti kebakaran dan banjir tepat pada masanya, dan mencetuskan sistem penggera untuk memastikan keselamatan kenderaan dan penumpang. Penderia gentian optik juga mempunyai nilai aplikasi penting dalam pembinaan sistem pengangkutan pintar dan pemantauan keselamatan kenderaan, seperti memantau suhu bahagian utama kenderaan untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan pengendalian kenderaan.
3.3 Aplikasi dalam loji kuasa:
Berbanding dengan kabel pengesan suhu tradisional, sistem pemantauan suhu gentian optik adalah progresif. Dalam loji kuasa, penderia suhu gentian optik boleh memantau suhu peralatan dalam masa nyata semasa operasi, seperti pemantauan suhu peralatan besar seperti penjana dan transformer. Mereka boleh mengesan situasi yang tidak normal seperti terlalu panas tepat pada masanya, dengan itu mengelakkan kegagalan peralatan dan memastikan operasi normal loji kuasa.
4. Peralatan Pemantauan Suhu Gentian Optik yang disyorkan
IF-C FJINNO Sistem Pengukuran Suhu Suhu Serat Optik Pendarfluor:
Keupayaan anti-gangguan pendarfluor dan kaedah pengukuran: Ia mempunyai ciri-ciri menentang gangguan elektromagnet, dan gentian optik sebagai medium penghantaran isyarat tidak terjejas oleh gangguan elektromagnet, memastikan pemantauan suhu yang tepat berhampiran peralatan kuasa voltan tinggi. Menyokong pengukuran berbilang titik, antara muka pengukuran berbilang boleh ditetapkan pada pemancar suhu gentian optik pendarfluor untuk mencapai pemantauan suhu berbilang titik.
5. Bagaimana untuk memilih penyelesaian pemantauan suhu gentian optik yang sesuai
5.1: Pertimbangkan keperluan senario pengukuran:
Keperluan julat suhu: Teknologi pemantauan suhu gentian optik yang berbeza boleh digunakan untuk julat suhu yang berbeza. Sebagai contoh, teknologi penderiaan suhu gentian optik sinaran pendarfluor sesuai untuk julat suhu -50~200 ℃. Jika suhu persekitaran yang hendak diukur adalah rendah atau tinggi, skim pemantauan suhu gentian optik tersuai yang boleh meliputi julat suhu ini diperlukan.
5.2: Titik dan kawasan pengukuran:
Jika ia adalah pengukuran suhu satu titik, seperti mengukur suhu pada bahagian utama di dalam peralatan elektrik, kaedah pengukuran suhu berasaskan titik seperti teknologi penderiaan suhu gentian sinaran pendarfluor atau teknologi pengukuran suhu gentian gallium arsenide adalah lebih sesuai; Jika pemantauan suhu diperlukan untuk kawasan berterusan atau berbilang titik, seperti kabinet, Dulang kabel, dan kabel terowong bawah tanah dalam bangunan kuasa komunikasi, sistem pemantauan suhu gentian optik teragih (DTS) lebih sesuai untuk pemantauan suhu di pelbagai kawasan.
5.3: Pertimbangkan ciri prestasi sensor:
Ketepatan dan kestabilan: Dalam sesetengah senario yang memerlukan ketepatan pengukuran suhu tinggi, seperti pemantauan suhu masa nyata semasa prosedur pembedahan dalam bidang perubatan, penderia suhu gentian optik berketepatan tinggi perlu dipilih.
5.4: Kelajuan tindak balas sensor:
Dalam sesetengah senario di mana perubahan suhu pantas diperlukan, seperti sistem penggera kebakaran, penderia perlu mempunyai kelajuan tindak balas yang pantas untuk mengesan kenaikan suhu yang tidak normal tepat pada masanya dan mengeluarkan penggera. Kelajuan tindak balas penderia suhu gentian optik berbeza berbeza-beza dan perlu dipilih mengikut senario aplikasi tertentu.
5.5: Pertimbangkan faktor kos:
Kos peralatan: Proses pembuatan penderia suhu gentian optik berprestasi tinggi adalah rumit dan mahal, yang mengehadkan aplikasi berskala besar mereka. Sebagai contoh, Penderia gentian optik gallium arsenide mempunyai banyak kelebihan, tetapi kos mereka agak tinggi. Dalam kes bajet terhad, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh kos peralatan dan memilih penyelesaian pemantauan suhu gentian pendarfluor yang kos efektif.
5.6: Kos pemasangan dan penyelenggaraan:
Kerumitan memasang penyelesaian pemantauan suhu gentian optik berbeza berbeza-beza, dan kos pemasangan juga mungkin berbeza. Sebagai contoh, dalam sistem pemantauan suhu gentian optik teragih dalam pembinaan kuasa komunikasi, kaedah meletakkan kabel gentian optik, pemasangan dan pentauliahan peralatan semuanya akan menjejaskan kos pemasangan. Pada masa yang sama, kos penyelenggaraan juga perlu diambil kira, seperti hayat perkhidmatan peralatan, sama ada ia terdedah kepada kerosakan, dan kesukaran membaiki selepas kerosakan. Sesetengah peranti dengan diagnosis kendiri dan fungsi penyelenggaraan jauh mungkin mempunyai kos peralatan yang lebih tinggi, tetapi dari segi kos penyelenggaraan jangka panjang, mereka mungkin lebih menjimatkan kos.
Penderia suhu gentian optik, Sistem pemantauan pintar, Pengeluar gentian optik yang diedarkan di China
 |
 |
 |