Fiber M fiber optic temperature sensors-INNO

Application of Fiber M Fiber Temperature Sensor for Temperature Monitoring in High Temperature and Harsh Environments

1、 Common models of Fiber M fiber optic temperature sensors

Fiber M fiber temperature sensors may have multiple models to suit different application scenarios. In the current market, some fiber optic temperature sensor models have their own unique performance parameters and applicable ranges. Na przykład, model AF28- OPTIC3000X2 (stock number: M241812）1， It uses multimode optical fiber to provide high voltage isolation, and its casing is made of stainless steel material, which can meet the installation requirements of industrial environments. The interface of this model of sensor is ST fiber optic interface, which is easy to install and has high anti-interference performance. Ogólnie, jest bardzo odpowiedni do pracy w trudnych warunkach. Zakres pomiaru temperatury wynosi -55 °C -+125 °C, z błędem pomiaru temperatury mniejszym lub równym 0.5 ℃ w pełnym zakresie. Rozdzielczość pomiaru temperatury wynosi ± 0.1 °C, cykl pomiaru temperatury wynosi 45 Sekund, Zakres temperatury czujnika wynosi -100 °C -+260 °C, długość światłowodu jest mniejsza lub równa 50 m (Światłowód wielomodowy), Metoda interfejsu to interfejs ST, Czas pracy baterii wynosi 4.5 lata, Temperatura pracy wynosi -40 °C -+80 °C, a rozmiar czujnika to 8 (średnica) mm × 200 (długość) mm. W dodatku, dostępna jest AF28-optic3000 (numer katalogowy: M178113) model światłowodowy czujnik temperatury 2, która ma dokładność temperatury ± 0.5 °C, interfejs światłowodowy SC, Zakres pomiaru temperatury wynosi -40 °C -+125 ℃ lub -40-+200 °C (wybór przez użytkownika), Rozdzielczość temperatury wynosi 12 bity (0.0625 °C), a prędkość pomiaru temperatury wynosi 10 sekundy lub 45 Sekund (wybór przez użytkownika). Te różne modele mogą monitorować temperaturę dla różnych warunków pracy w ramach odpowiednich parametrów.

2、 Charakterystyka i wymagania dotyczące monitorowania temperatury w środowiskach wysokotemperaturowych i trudnych

(1) Charakterystyka monitorowania temperatury w wysokich temperaturach i trudnych warunkach
Złożoność środowiska
W wysokich temperaturach i trudnych warunkach, często składa się na to wiele złożonych czynników. Na przykład, wokół niektórych pieców przemysłowych, oprócz wysokich temperatur, mogą również występować zanieczyszczenia, takie jak pył i gazy żrące. W pobliżu pieca huty stali, Wraz z gorącym powietrzem do otaczającego środowiska przedostaje się duża ilość cząstek pyłu, które mogą adsorbować się na czujniku temperatury i zakłócać jego normalne działanie. Tymczasem, with the chemical reactions during the metallurgical process, corrosive gases such as sulfur dioxide are produced, posing a risk of corrosion to temperature sensors.
Leakage and volatilization of chemical raw materials are common in high-temperature chemical production environments. Na przykład, after the leakage of acidic or alkaline chemical raw materials, the acidity and alkalinity of the surrounding environment will change, which has varying degrees of impact on the shell material and internal components of temperature sensors, and may lead to problems such as corrosion of the sensor shell and internal circuit short circuits.
Large temperature variation amplitude
The temperature fluctuation range in high-temperature environments can be very large. Taking the engine testing environment in the aerospace field as an example, temperatura gwałtownie wzrasta od temperatury pokojowej do tysięcy stopni Celsjusza podczas rozruchu i pracy silnika. W komorze spalania silnika, temperatura może osiągnąć ok 2000-3000 °C, będąc na zewnątrz korpusu silnika, temperatura może być zbliżona do temperatury pokojowej. Tak duża różnica temperatur stawia wysokie wymagania w zakresie możliwości dostosowania sprzętu do monitorowania temperatury.
W niektórych piecach wysokotemperaturowych, Podczas wypalania ceramiki temperatura wewnątrz pieca musi być precyzyjnie kontrolowana w zakresie od kilkuset do ponad tysiąca stopni. Od etapu wstępnego nagrzewania pieca po różne etapy wypalania, wzrost temperatury i stabilność muszą być ściśle monitorowane, ze zmianami temperatury w zakresie od kilkudziesięciu stopni Celsjusza do tysięcy stopni Celsjusza, and high-precision measurement needs to be maintained under such large changes.
There are interfering factors present
High temperature environments are usually accompanied by strong electromagnetic field interference. In the welding workshop for electrical equipment production, welding equipment generates strong electromagnetic fields during operation. Na przykład, during arc welding, the current intensity is high, and the generated electromagnetic field can interfere with the communication lines of ordinary electronic temperature sensors, affecting the accuracy of their data transmission. Do światłowodowych czujników temperatury, although they have a certain resistance to electromagnetic interference, they also need to deal with possible interference from other electromagnetic sources in this strong electromagnetic field environment.
In some special high-temperature environments such as near nuclear reactors, in addition to high temperatures and nuclear radiation, there will also be strong magnetic fields. This strong magnetic field may alter the working state of magnetic field sensitive components in some sensors. If the design of temperature sensors does not fully consider this factor, measurement errors can easily occur.

（2） Requirements for temperature monitoring in high temperature and harsh environments
Odporność na wysoką temperaturę
Sensors must be able to withstand extreme temperatures in high-temperature environments. If the sensor itself is not resistant to high temperatures, it is easily damaged in high-temperature environments. Na przykład, in a glass melting plant, the temperature inside the furnace can reach up to around 1600 °C, a czujniki muszą być bezpośrednio lub pośrednio narażone na działanie takich środowisk wysokich temperatur. Ich materiały muszą być w stanie utrzymać stabilne właściwości fizyczne i chemiczne w tej temperaturze. Wymaga to, aby materiały konstrukcyjne czujnika, takie jak obudowa i wewnętrzne elementy czujnikowe, były wykonane z materiałów specjalnych o wysokiej temperaturze. Na przykład, z użyciem materiałów odpornych na wysoką temperaturę, takich jak ceramika i stopów wysokotemperaturowych, jako zewnętrznych osłon ochronnych dla czujników lub nośniki dla wewnętrznych komponentów wykrywania kluczy.
wysoka niezawodność
Ze względu na trudności w utrzymaniu sprzętu w wysokich temperaturach i trudnych warunkach, czujniki temperatury muszą być bardzo niezawodne. oznacza to, że prawdopodobieństwo awarii czujników podczas długotrwałej pracy jest bardzo niskie, i mogą nieprzerwanie i stabilnie mierzyć temperaturę. Na przykład, in scientific research near deep-sea hydrothermal vents, sensors may need to work continuously for months or even years in high-temperature, wysokie ciśnienie, and highly corrosive underwater environments. The temperature of the underwater hydrothermal fluid there can exceed 300 °C. If the sensors frequently malfunction, it will not only lead to the loss of research data, but may also cause huge economic losses and safety risks in some special scientific research facilities. So the design and manufacturing process of sensors need to be extremely precise, and the internal circuit or optical path structure must undergo strict stability testing.
wysoka precyzja
W wysokich temperaturach i trudnych warunkach, many industrial production processes require extremely high precision in temperature control. Taking the photolithography process in semiconductor chip manufacturing as an example, nawet niewielkie zmiany temperatury mogą mieć wpływ na szybkość reakcji chemicznej fotomaski i dokładność wzorów chipów. Proces ten wymaga kontroli błędu temperatury w zakresie ± 1 ℃ w środowisku o temperaturze kilkuset stopni Celsjusza. Dlatego czujniki temperatury muszą zapewniać bardzo precyzyjne pomiary, aby zapewnić jakość produktu podczas produkcji lub eksperymentów. Wymaga to dużej dokładności zasady pomiaru i algorytmu kalibracji czujnika. Na przykład, Światłowodowe czujniki temperatury wykorzystują zasady optyczne w celu poprawy dokładności pomiaru temperatury poprzez precyzyjne wykrywanie długości fali lub pomiar natężenia światła.
Dobra zdolność przeciwzakłóceniowa
Jak wspomniano wcześniej, w wysokich temperaturach i trudnych warunkach występują różne czynniki zakłócające. Sensors need to have good anti-interference ability to address these issues. Na przykład, in the high-temperature processing environment of RF heating equipment, RF signals can interfere with surrounding electronic devices. Sensors should be able to accurately obtain temperature information under strong radio frequency interference. Do światłowodowych czujników temperatury, they have a natural advantage in resisting electromagnetic interference, but their design should also avoid the influence of other interference sources, such as using a special fiber optic protective layer to resist light leakage and the mixing of external interference light, while optimizing the internal signal processing circuit to improve the filtering ability of interference signals.

3、 Application case of Fiber M fiber optic temperature sensor in high temperature and harsh environment

Przemysł petrochemiczny
W jednostkach rafinacji petrochemikaliów, istnieje wiele naczyń reakcyjnych i rurociągów o wysokiej temperaturze. Na przykład, w procesie destylacji ropy naftowej, wewnętrzna temperatura kolumny destylacyjnej może osiągać 300-400 °C. Czujniki temperatury włókna optycznego Fiber M można zainstalować wewnątrz reaktora lub na zewnątrz rurociągu, aby monitorować temperaturę w czasie rzeczywistym. Dzięki odporności na korozję, Odporność na wysoką temperaturę, i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, może pracować stabilnie przez długi czas w środowiskach napełnionych olejem i gazem, wysokie temperatury, i zagrożeniami korozyjnymi. Dokładne monitorowanie temperatury, pozwala lepiej kontrolować proces destylacji ropy naftowej, poprawiając jakość i wydajność produktów naftowych. Jeśli używane są tradycyjne elektroniczne czujniki temperatury, środowisko olejowo-gazowe może stwarzać ryzyko wybuchu, a elementy elektroniczne łatwo ulegają korozji i uszkodzeniu. Dla kontrastu, fiber optic temperature sensors have higher safety and reliability.
Pole lotnicze
In the testing and operation monitoring of aircraft engines, the temperature around the turbine blades inside the engine is extremely high. Na przykład, at the outlet of the combustion chamber of a high-performance jet engine, the gas temperature can exceed 2000 °C. Fiber M fiber optic temperature sensors can measure temperature near the blades at such high temperatures, providing accurate temperature data for engine performance evaluation and optimization. Due to the complexity of the operating environment of aerospace equipment, including high-speed airflow, strong electromagnetic radiation, itd., the small size, high anti-interference ability, and high temperature resistance of fiber optic sensors make them ideal temperature monitoring devices. In the manufacturing process of composite material structures for aircraft, the drying and curing processes need to be carried out in a high-temperature environment. Fiber optic temperature sensors can accurately monitor the temperature to ensure the quality of composite materials.
metallurgical industry
During the smelting process in a steel furnace, the temperature at which the metal inside the furnace melts can reach 1500-1600 °C. Fiber M fiber optic temperature sensors can adapt to such high temperature environments and monitor the temperature inside the furnace in real-time. Due to the presence of a large amount of dust, wibracja, and electromagnetic interference in the smelting workshop, the non-contact measurement method, zdolność przeciwzakłóceniowa, and high temperature resistance of fiber optic sensors enable them to work stably. Accurate temperature monitoring helps to control chemical reactions in the steelmaking process and improve the quality of steel. During the metal rolling process, the surface temperature of the high-temperature rolling mill also needs to be precisely controlled. Fiber optic temperature sensors can be installed near the rolling mill to provide temperature data for optimizing the rolling process.