Sensores de temperatura de fibra óptica INNO ,sistemas de monitoramento de temperatura.
O melhor medição de temperatura de fibra óptica fluorescente o dispositivo deve ter características de ampla faixa de aplicação, segurança intrínseca, resistência de alta tensão, resistência à interferência eletromagnética, isolamento, alta precisão, Desempenho estável, longa vida útil, etc. É adequado para diversas aplicações industriais e científicas, como monitoramento de equipamentos de energia e medição de ambientes adversos.. Ele pode monitorar a temperatura em tempo real, fornecer dados precisos, e possui funções de alarme e aviso para garantir uma operação estável em ambientes complexos.
1、 Visão geral de Medição de temperatura de fibra óptica fluorescente
Dispositivo
O dispositivo de medição de temperatura de fibra óptica fluorescente é um dispositivo que usa características de fluorescência para medir a temperatura. É composto principalmente por fibras ópticas multimodo e objetos fluorescentes instalados sobre elas.. Este dispositivo possui uma ampla gama de aplicações em vários campos, como medição de temperatura de instrumentos de alta tensão em equipamentos elétricos, sistemas de diagnóstico de motor, e medição de temperatura entre enrolamentos do transformador; Medição de temperatura em processos químicos, como ambientes altamente corrosivos ou processos de tratamento eletroquímico, e medição segura de temperatura sob aquecimento por radiação de microondas; Os campos da biologia e da medicina, como medição de temperatura durante procedimentos cirúrgicos e pesquisas sobre respostas fisiológicas sob radiação eletromagnética, desempenhar um papel importante.
2、 Princípio de funcionamento de dispositivo de medição de temperatura de fibra óptica fluorescente
O princípio de funcionamento do dispositivo de medição de temperatura de fibra óptica fluorescente é baseado nas propriedades ópticas de substâncias fluorescentes. Quando uma substância fluorescente é excitada por radiação luminosa de comprimento de onda específico, pode produzir um espectro visível, também conhecido como fluorescência. Depois de parar a irradiação, a fluorescência desaparece gradualmente, e a fluorescência que desaparece gradualmente é chamada de brilho residual. The decay time constant of fluorescent afterglow is a single value function of temperature, usually the higher the temperature, quanto menor for a constante de tempo. Contanto que o valor da constante de tempo seja medido, a temperatura pode ser calculada. Especificamente, fluorescent substances emit fluorescence energy upon excitation by light of a certain wavelength (espectro de excitação). After the incentive is removed, A persistência do pós-brilho de fluorescência depende de fatores como as características da substância fluorescente e a temperatura ambiente. Esta fluorescência excitada geralmente decai exponencialmente, with the decay time constant being the fluorescence lifetime or fluorescence afterglow time (ns). O detector pode medir com precisão a temperatura ambiente da sonda e fornecer monitoramento e alarme medindo a duração da vida útil do brilho residual da fluorescência.
3、 Factors affecting the performance of fluorescent fiber optic temperature measurement devices
3.1 Characteristics of Fluorescent Substances
Stability of temperature dependence relationship
The stability of the dependence of fluorescence lifetime on temperature directly affects the measurement accuracy. If this relationship is unstable, there will be deviations in the correspondence between fluorescence afterglow time and temperature at different temperatures, levando a erros de medição. Por exemplo, in some precision industrial production processes, such as temperature monitoring in electronic chip manufacturing, even small temperature changes can affect chip quality. A stable temperature dependence relationship is necessary to ensure accurate temperature monitoring.
Estabilidade a longo prazo
The long-term stability of fluorescent substances is also crucial for the performance of the device. Taking the fluorescence fiber optic temperature measurement device used for equipment monitoring as an example, if the performance of the fluorescent substance changes significantly over time, such as a decrease in fluorescence intensity or a change in the temperature correspondence of fluorescence afterglow time, the measurement accuracy and reliability of the device will decrease. Some devices may require long-term stable temperature monitoring, como monitoramento de transformadores em sistemas de energia, que requer substâncias fluorescentes para manter o desempenho estável ao longo de muitos anos de uso. Algumas substâncias sensíveis à temperatura em sistemas relacionados são materiais de terras raras que são sensíveis apenas à temperatura, e a sua estabilidade a longo prazo foi totalmente verificada, e os sistemas relacionados foram aplicados com sucesso ao monitoramento de dispositivos por mais de 30 Anos.
3.2 Fatores relacionados à fonte de luz
Estabilidade da intensidade da fonte de luz
Embora o princípio da medição de temperatura por fibra óptica fluorescente seja que a temperatura do alvo que está sendo medido depende apenas da constante de tempo do material fluorescente e é independente de mudanças na intensidade da fonte de luz. Contudo, em situações práticas, se a intensidade da fonte de luz flutuar muito, pode afetar a precisão da medição do brilho residual da fluorescência. Por exemplo, quando a intensidade da fonte de luz aumenta ou diminui repentinamente, pode causar flutuações no sinal de fluorescência recebido pelo detector, interferindo assim com a determinação precisa do tempo de vida do brilho residual da fluorescência.
Precisão do comprimento de onda da fonte de luz
A excitação de substâncias fluorescentes requer luz de um comprimento de onda específico. Se o comprimento de onda emitido pela fonte de luz for impreciso, pode não excitar eficazmente a substância fluorescente ou a eficiência de excitação pode ser baixa. Isso resultará em sinais de fluorescência fracos, o que por sua vez afetará a precisão da medição de temperatura.
3.3 Fatores relacionados à fibra
Perda de fibra óptica
Cabos de fibra óptica geram perdas durante a transmissão de sinais ópticos, incluindo perdas de absorção, perdas por dispersão, etc. Se a perda for muito grande, o sinal de fluorescência será severamente atenuado durante a transmissão, e a intensidade do sinal que chega ao detector enfraquecerá, afetando assim a precisão da medição. Por exemplo, em aplicações de medição de temperatura de fibra óptica de longa distância, perdas de fibra óptica podem se acumular, levando ao aumento de erros de medição de temperatura na extremidade remota.
Raio de curvatura da fibra
O raio de curvatura da fibra óptica no dispositivo de medição de temperatura de fibra fluorescente tem certos requisitos. Se o raio de curvatura for muito pequeno, aumentará a perda da fibra e pode até causar danos à fibra. Especialmente em alguns cenários onde as fibras ópticas precisam ser dispostas em espaços estreitos ou dobradas para instalação, such as temperature monitoring inside certain equipment, it is necessary to ensure that the bending radius of the optical fiber is within the specified range to ensure the normal transmission of fluorescent signals.
4、 Comparison of Fluorescent Fiber Optic Temperature Measurement Devices from Different Brands
4.1 Huaguang Tianrui
Technical research and cooperation
Fuzhou Huaguang Tianrui Optoeletrônica Technology Co., Ltd. estabeleceu uma cooperação profunda entre a indústria, academia, e pesquisa com a Universidade de Fuzhou. Uma equipe de pesquisa tecnológica liderada por supervisores de doutorado óptico e elétrico, com a participação de professores e alunos de pós-graduação, has been established with independent research and development as the main focus. Its fluorescent fiber sensing technology has reached an advanced level, and it has independently developed a series of fluorescent fiber temperature measurement products.
Product application areas
Its fiber optic temperature measurement technology, with its superior high insulation and strong anti-interference performance, solves the pain points of temperature measurement in many fields such as high-frequency microwave, elétrica de alta tensão, inflamável e explosivo, transporte ferroviário, petroquímico, military and so on. The product can provide accurate temperature data in power transformers, cable lines, e outras áreas, and can be used to monitor the hot spot temperature of transformer windings. Its application in dry-type transformers has the advantage of overcoming the shortcomings of existing temperature measurement technologies, such as overcoming the problem of short circuits caused by PT100 metal probes, which can obtain transformer temperature data more realistically and directly.
Product performance characteristics
A empresa sensor de temperatura de fibra ótica fluorescente has inherent insulation properties and can perform online temperature monitoring on components that withstand high voltage or high current. Por exemplo, tem aplicabilidade em monitoramento de temperatura de equipamentos vinculados à Rede Estadual, como painéis de alta tensão, grandes transformadores imersos em óleo, reatores de alta tensão, etc.
4.2 Tecnologia Fuzhou Inno
Economia e funcionalidade do produto
O sistema de medição de temperatura por fibra óptica fluorescente da Inno Technology tem alta relação custo-benefício e preço razoável. Seus produtos possuem vantagens tecnológicas únicas na medição de temperatura em ambientes especiais como alta tensão e forte interferência eletromagnética. O hotspot de temperatura do fluorescente sensor de temperatura de fibra ótica usado no transmissor não está eletricamente conectado à parte receptora do sinal de medição, que pode funcionar com alta precisão e estabilidade por um longo tempo, melhorando significativamente sua faixa de aplicação.
Especificações e design do produto
A sonda de fibra óptica tem uma tensão suportável de 100KV (40mm suportar comprimento, 5-minuto de tempo de resistência), com 1-16 canais de medição de temperatura (expansível). O tipo de sensor é fibra óptica de quartzo, com uma configuração padrão de 5 Metros (personalizável para diferentes comprimentos). A sonda de fibra ótica consiste em três partes: Conector ST, cabo de fibra óptica, e final de detecção de temperatura final. Seu design é razoável, e as funções de cada parte são claras. Por exemplo, a extremidade de detecção de temperatura final contém material de terras raras com detecção de temperatura, que é usado para gerar sinais ópticos contendo informações de temperatura. O cabo de fibra óptica pode suportar altas temperaturas de 200 °C como um todo, com diâmetro externo de 3mm, um raio de curvatura de longo prazo de 13,2 cm, um raio de curvatura de curto prazo de 4,4 cm, e uma distância de 0,4 m do solo da saída de fibra óptica. Ele pode suportar uma tensão de frequência de energia de 100KV para 5 minutos.
Campos de aplicação e serviços
Fornecemos soluções abrangentes e serviços de aplicação para temperatura, vibração, monitoramento de pressão em vários campos, como túneis de serviços públicos, oleodutos e gasodutos, Trânsito ferroviário, eletricidade, engenharia municipal, energia nuclear, novas energias, e engenharia química. Colaborando com universidades como a Universidade de Fuzhou, we have successfully developed a fluorescent fiber optic temperature sensor with independent intellectual property rights.
5、 Method and standard for selecting the best fluorescent fiber optic temperature measurement device
5.1 Precisão de medição
Accuracy requirement matching
Determine the required measurement accuracy based on the actual application scenario. Por exemplo, temperature monitoring in the manufacturing process of electronic chips may require fluorescent fiber temperature measuring devices with an accuracy of ± 0.1 ℃ ou até mais alto. In some industrial environments where temperature accuracy is not particularly high, such as temperature monitoring in ordinary chemical reaction vessels, uma precisão de ± 1 ℃ pode ser suficiente. If the accuracy of the selected device is lower than the actual demand, it may lead to quality problems or equipment operation risks during the production process; If the precision requirement is too high, it may increase unnecessary costs.
Accuracy stability
In addition to the accuracy value itself, the stability of accuracy is also important. During the long-term temperature monitoring process, the accuracy of the device should not have significant fluctuations. Por exemplo, in the long-term temperature monitoring of transformers in the power system, it is required that the temperature measuring device maintain an acceptable level of accuracy throughout several years or even decades of use to ensure accurate judgment of transformer load capacity and safe operation of equipment.
5.2 Faixa de medição de temperatura
Meet the working temperature requirements
The temperature range varies greatly in different application scenarios. In the scenario of furnace temperature monitoring, it may be necessary to measure high temperatures of several hundred degrees Celsius, while in biomedical experiments, temperature monitoring may only require a temperature range near human body temperature. Portanto, it is necessary to choose a fluorescent fiber optic temperature measurement device that can cover the temperature range of practical application scenarios. If the measurement range is too small to meet the measurement requirements in high or low temperature environments; A measurement range that is too large may increase unnecessary costs or reduce measurement accuracy within a specific temperature range.
Adaptability to special temperature environments
For some special temperature environments, such as those with rapid temperature changes or large temperature gradients, temperature measuring devices need to have good adaptability. Por exemplo, in the rapid cooling and heating stages of certain chemical processes or the starting and stopping processes of engines, temperature measuring devices should be able to accurately measure rapid temperature changes without being damaged or generating significant measurement errors due to rapid temperature changes.
5.3 Anti interference capability
interferência eletromagnética
In many application scenarios, such as near electrical equipment such as high-voltage switchgear and transformers, existe um forte campo eletromagnético. Fluorescent fiber optic temperature measurement devices need to have good electromagnetic interference resistance to ensure accurate temperature measurement. Por exemplo, in high-voltage substations, the electromagnetic field strength is very high. If the temperature measuring device has poor resistance to electromagnetic interference, it may cause fluctuations or errors in the measurement data, thereby affecting the judgment of the equipment’s operating status.
Chemical corrosion and environmental interference
In scenarios such as chemical production and marine environments, there may be chemical corrosive substances or environmental interference factors such as moisture and dust. The selected fluorescent fiber optic temperature measurement device should be able to resist these interferences and ensure normal working performance. Por exemplo, in the temperature monitoring of equipment on offshore oil platforms, the device should be able to resist the corrosion of seawater and the environmental effects of high humidity and high salinity.
5.4 Installation and usage requirements
Size and installation space
Select the appropriate size of fluorescent fiber optic temperature measurement device based on the actual installation space. In some temperature monitoring scenarios inside devices or small spaces, such as small electronic devices or precision instruments, small-sized temperature probes and compact device structures are required for smooth installation without affecting the normal operation of the equipment.
Flexible installation method
The installation method of the device should have a certain degree of flexibility and be able to adapt to different shapes, surface conditions, etc. of the tested objects. Por exemplo, for irregularly shaped objects or devices with uneven surfaces, the probe of the temperature measuring device can be easily installed and in good contact with the measured surface.
Convenience of operation and maintenance
Choose a fluorescence fiber optic temperature measurement device that is easy to operate and maintain. Por exemplo, the parameter settings of the device should be convenient and fast, and the troubleshooting and maintenance process should not be too complicated. In temperature monitoring systems for some large industrial equipment groups, if the operation and maintenance of temperature measuring devices are too cumbersome, it will increase labor costs and equipment downtime.
5.5 Fatores de custo
Custo de aquisição de equipamentos
The procurement cost of fluorescent fiber optic temperature measuring devices with different brands and performance varies greatly. On the premise of meeting practical application needs, it is necessary to compare the prices of different products. Por exemplo, for small businesses with limited budgets or cost sensitive projects, they may prioritize products with relatively lower prices, but at the same time, they must ensure that the basic performance of the products meets the requirements.
Custos de operação e manutenção
In addition to procurement costs, the operation and maintenance costs of the equipment should also be considered. Including energy consumption, regular calibration costs, and replacement costs for vulnerable parts. Por exemplo, some high-precision fluorescent fiber optic temperature measurement devices may require more frequent calibration, which will increase maintenance costs; If the replacement cost of vulnerable parts such as fiber optic probes in some devices is too high, it will also increase the overall operating cost.
Sensor de temperatura de fibra óptica, Sistema de monitoramento inteligente, Fabricante de fibra óptica distribuída na China
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