Como selecionar o sensor de temperatura de fibra óptica correto-INNO

A seleção de um sensor de temperatura de fibra óptica adequado deve ser baseada nos requisitos específicos do cenário de aplicação, levando em consideração fatores como ambiente eletromagnético, limitações de espaço de medição, ambientes perigosos, pontos de medição e layout, faixa de temperatura de medição, requisitos de precisão e resolução, bem como o tipo de trabalho da sonda, para garantir que o sensor possa atender às necessidades de monitoramento de temperatura de ambientes específicos.

1. Tipos de Sensores de temperatura de fibra óptica

1.1 Sensor de temperatura de grade de fibra Bragg

princípio
O sensor de temperatura de grade de fibra Bragg usa a fotossensibilidade de materiais de fibra óptica para formar uma grade de fase espacial no núcleo da fibra para medição de temperatura. Por exemplo, A grade de fibra de Bragg é um novo tipo de grade de Bragg de fibra formada pela irradiação de fibra dopada com germânio monomodo com luz ultravioleta para formar uma tecnologia de grade. Depois de ralar, o índice de refração do núcleo da fibra mostra listras de distribuição periódica e produz efeito de rede de Bragg. Sua característica óptica básica é um filtro óptico de banda estreita centrado no comprimento de onda de ressonância, que satisfaz
Equações ópticas. A rede de Bragg de fibra de longo período acopla o modo fundamental de transmissão direta ao modo de revestimento de transmissão direta.
característica
Tamanho pequeno: Comparado com sensores gerais de temperatura de luz, sensores de rede de Bragg de fibra têm um tamanho menor, o que os torna vantajosos em alguns cenários de aplicação com espaço limitado. Por exemplo, no campo aeroespacial, onde o espaço é limitado em aeronaves, sensores de tamanho pequeno são mais fáceis de instalar e usar.
A quantidade de detecção é informação de comprimento de onda: não é afetado por fatores como flutuações da fonte de luz, perdas de flexão de fibra, perdas de conexão, e envelhecimento do detector. Por exemplo, em transmissão de fibra óptica de longa distância, mesmo se houver um certo grau de curvatura ou pontos de conexão na fibra óptica, não terá um impacto significativo nos resultados da medição.
Não é sensível a interferências ambientais: Além disso, a codificação de comprimento de onda permite fácil uso da tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda, permitindo medição precisa de temperatura em ambientes complexos. No sistema de energia, existem fatores ambientais complexos, como interferência eletromagnética em locais como subestações, e sensores de temperatura de grade Bragg de fibra podem funcionar de forma estável.
Velocidade de medição rápida: A velocidade de medição de uma única fibra óptica é geralmente de dezenas de milissegundos, e a distância de transmissão da fibra pode chegar a mais de 10km, que pode atender a alguns requisitos de monitoramento de temperatura com altos requisitos em tempo real, como monitoramento de temperatura de motores grandes, transformadores e outros equipamentos.

1.2 Sensor de temperatura de fibra óptica distribuída

princípio
Baseado principalmente no efeito de espalhamento Raman e no refletômetro óptico no domínio do tempo (OTDR) tecnologia para alcançar medição distribuída contínua. A luz refletida do laser na transmissão de fibra óptica inclui principalmente o espalhamento Rayleigh, Dispersão Raman, e dispersão de Brillouin. Fibra óptica distribuída sensores passaram pelo processo de desenvolvimento desde o sistema inicial de monitoramento de temperatura distribuído por fibra de núcleo líquido baseado no espalhamento Rayleigh reverso, para sistema de medição de temperatura de fibra óptica baseado em espalhamento Raman óptico no domínio do tempo, e sistema de medição de temperatura de fibra óptica baseado em espalhamento Raman no domínio da frequência óptica.
característica
Capacidade de medição distribuída: Ele pode medir continuamente e em tempo real a temperatura em vários pontos ao longo do cabo de fibra óptica em poucos quilômetros, com uma precisão de posicionamento de até metros e uma precisão de medição de até 1 grau. É muito adequado para aplicações como medição de temperatura em pontos de interseção em grande escala. Por exemplo, em campos de petróleo, ele pode monitorar a distribuição de temperatura ao longo dos oleodutos e detectar oportunamente possíveis pontos de vazamento.
Existem muitos pontos de pesquisa: Os sistemas de espalhamento Brillouin no domínio do tempo e no domínio da frequência também são tópicos importantes no campo de sensores de fibra óptica. Várias empresas têm produtos correspondentes, o que significa que sua tecnologia está em constante desenvolvimento e melhoria, e as futuras perspectivas de aplicação são amplas.

1.3 Sensor de temperatura de fibra óptica fluorescente

princípio
É um sensor que utiliza materiais fluorescentes para sofrer alterações na intensidade da fluorescência ou comprimento de onda sob mudanças de temperatura., e transmite sinais através de fibras ópticas para obter detecção de temperatura. Um sensor de temperatura de fibra óptica fluorescente típico inclui uma fonte de luz, fibra óptica, material fluorescente, e um analisador espectral. A fonte de luz gera luz de excitação de um determinado comprimento de onda, que é transmitido ao material fluorescente através de uma fibra óptica. Depois que o material fluorescente absorve a luz de excitação, emite um sinal de fluorescência com um comprimento de onda específico, que é transmitido de volta ao espectrômetro para detecção através da fibra óptica. Quando a temperatura muda, as características de fluorescência do material fluorescente mudarão, que pode ser uma mudança na intensidade da fluorescência ou uma mudança no comprimento de onda da fluorescência. O valor da temperatura pode ser determinado medindo a intensidade ou comprimento de onda do sinal de fluorescência.

característica
Alta precisão: Os materiais fluorescentes são particularmente sensíveis às mudanças de temperatura, fazer com que os sensores de temperatura de fibra fluorescente tenham alta precisão de medição e possam ser usados em campos de diagnóstico médico que exigem alta precisão de medição de temperatura, como monitoramento de temperatura em algumas pesquisas biomédicas de alta precisão.
Resposta rápida: capaz de monitorar em tempo real mudanças de temperatura e resposta imediata, adequado para cenários que exigem alta velocidade de resposta às mudanças de temperatura, como monitoramento de temperatura em alguns processos de reação química.

Capacidade de detecção de temperatura multiponto: Ele pode monitorar a temperatura de vários locais simultaneamente através de um transmissor de temperatura de fibra óptica, o que é muito útil em situações onde vários pontos precisam ser monitorados. Por exemplo, no monitoramento de temperatura de salas de servidores em grandes data centers, a temperatura de vários servidores pode ser monitorada simultaneamente.
Forte capacidade anti-interferência: não afetado por sinais de interferência, capaz de trabalhar normalmente em ambientes eletromagnéticos complexos. Em ambientes industriais, como locais com um grande número de equipamentos elétricos que geram interferência eletromagnética, a temperatura ainda pode ser medida com precisão.
Estabilidade a longo prazo: Materiais fluorescentes têm forte durabilidade e estabilidade, e sensores podem manter estabilidade de alto desempenho durante o uso a longo prazo, tornando-os adequados para monitoramento e controle de temperatura em tempo real em gerenciamento de energia e outros campos.
Ampla faixa de temperatura ambiental: Adequado para uma ampla gama de temperaturas ambientais, de baixo a menos Baidu a alto a várias centenas de graus, pode ser usado para medição de temperatura em vários ambientes de temperatura extrema, como ambientes polares ou monitoramento de temperatura próximo a fornos industriais de alta temperatura.

1.4. Sensor de temperatura de fibra óptica tipo interferência

princípio
Por exemplo, o sensor de temperatura interferométrico de fibra Fabry Perot é baseado nas características sensíveis à temperatura das franjas de interferência do interferômetro Fabry Perot. Quando a temperatura muda, a posição das franjas de interferência se moverá, permitindo medição precisa de temperatura. Esses sensores normalmente exigem estruturas ópticas finas para garantir leituras de temperatura de alta precisão.
característica
Medição de alta precisão: Devido à sua dependência do movimento de franjas de interferência para medir a temperatura, contanto que o projeto da estrutura óptica seja razoável e a precisão seja alta o suficiente, pode alcançar medições de temperatura muito precisas, que pode ser usado em campos como pesquisa científica que exigem precisão extremamente alta.
Altos requisitos para estrutura óptica: É necessária uma estrutura óptica fina, o que significa que seus custos de fabricação e instalação podem ser relativamente altos, e também existem certos requisitos para o ambiente de uso, como evitar a influência de fatores de interferência, como vibração na estrutura óptica.

1.5. Sensor de temperatura de fibra óptica tipo absorção de semicondutores

princípio
Este tipo de sensor utiliza a propriedade do espectro de absorção de materiais semicondutores que muda com a temperatura, e calcula a temperatura monitorando as mudanças na intensidade da luz. A seleção e tecnologia de processamento de materiais semicondutores têm um impacto significativo no seu desempenho.
característica
Relacionado às características dos materiais semicondutores: seu desempenho depende do material semicondutor selecionado e de sua tecnologia de processamento, e diferentes materiais semicondutores podem ser adequados para diferentes faixas de temperatura e requisitos de precisão de medição.
Monitoramento e medição da intensidade da luz: Monitorando mudanças na intensidade da luz para calcular a temperatura, este método de medição é relativamente direto, mas pode ser afetado por fatores como a estabilidade da fonte de luz. Se a intensidade da luz da fonte de luz for instável, pode causar certos erros nos resultados da medição.

2. Fatores-chave para selecionar sensores de temperatura de fibra óptica

2.1 Requisitos do cenário de aplicação

ambiente eletromagnético
Se houver forte interferência eletromagnética no cenário de aplicação, como perto de subestações, aparelhagem de alta tensão, ou em torno de alguns grandes motores industriais no sistema de energia, os métodos tradicionais de medição de temperatura podem ser gravemente afetados e incapazes de funcionar corretamente. Os sensores de temperatura de fibra óptica têm as características de ondas de luz que não produzem interferência eletromagnética e não têm medo de interferência eletromagnética. Sensores de temperatura de grade de fibra óptica, sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes, etc.. pode medir com precisão a temperatura em ambientes eletromagnéticos complexos.
Limitações de espaço de medição
Quando o espaço de medição é pequeno, como medição de temperatura dentro de equipamentos aeroespaciais ou alguns instrumentos de precisão, um sensor de temperatura de fibra óptica com tamanho pequeno, peso leve, sem carga na própria fibra, tamanho pequeno, peso leve, e dobrar facilmente é muito adequado. O pequeno tamanho dos sensores de temperatura da grade de fibra óptica atende a esse requisito.

Ambiente perigoso
Em inflamável, explosivo, e ambientes corrosivos, como refinarias na indústria petroquímica e armazéns que armazenam produtos químicos inflamáveis e explosivos, existem requisitos especiais de segurança e resistência à corrosão. Os sensores de temperatura de fibra óptica têm boa resistência à radiação e são particularmente adequados para uso em ambientes agressivos, como ambientes inflamáveis., explosivo, espaço limitado, e forte interferência eletromagnética. Por exemplo, sensores de fibra óptica com revestimentos ou materiais especiais (como fibras revestidas de poliimida que podem ser usadas em certos ambientes de alta temperatura e resistentes à corrosão) pode ser usado em tais ambientes perigosos
.

2.2 Pontos de medição e layout

Ponto único e distribuído
Com base no número de pontos de medição necessários, determinar se deve usar “distribuído” ou “ponto único” sensores, que envolve questões de custo de ponto único, custo total, e layout de instalação. Geralmente, quando há menos de 50 pontos de medição, um “tipo de ponto único” como um sensor fluorescente é usado; Quando há mais de 50 pontos de medição, “distribuído” sensores como sensores de rede de Bragg de fibra são geralmente usados. Se medir a temperatura ao longo de um longo oleoduto, vários pontos de medição são necessários, e sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos são mais adequados; Se apenas medir a temperatura de uma peça chave dentro de um pequeno dispositivo, um sensor de ponto único pode atender aos requisitos.

2.3 Faixa de medição de temperatura

Aplicabilidade de diferentes faixas de temperatura
A faixa de medição de temperatura do sensor é um fator importante.
Geralmente, a faixa de medição de temperatura dos sensores é dividida em vários segmentos, como -40 ℃ -+80 ℃,
-40 ℃ -+80 ℃ é a faixa de medição para ambientes comuns, e vários sensores podem ser usados;
−40℃−+250℃
-40 ℃ -+250 ℃ pode ser usado para medir ambientes industriais de alta temperatura, como sistemas elétricos, e a maioria dos sensores também são aplicáveis;
−40℃−+400℃
-40 ℃ -+400 ℃ pertence a ambientes de alta temperatura, e sensores em tais ambientes devem ser especialmente tratados. Sensores de fibra óptica comuns geralmente não atendem a esses requisitos de teste, e fibras de transmissão devem usar materiais resistentes a altas temperaturas, como poliimida. Por exemplo, no monitoramento comum da temperatura do ambiente interno, vários tipos de sensores de temperatura de fibra óptica podem ser selecionados, enquanto a medição de temperatura perto de fornos industriais de alta temperatura requer a seleção de sensores de temperatura de fibra óptica especiais que possam suportar altas temperaturas.

2.4 Requisitos de precisão e resolução

Seleção de sensores com diferentes níveis de precisão
Geralmente, a precisão da medição de temperatura é dividida em cinco níveis:
± 0.05 ℃, ± 0.1 ℃, ± 0.3 ℃, ± 0.5 ℃, ± 1 ℃. Sensores de alta precisão geralmente incluem tipo de interferência de fibra Fabry Perot, tipo de fluorescência, tipo de absorção semicondutor, e sensores de temperatura de grade de Bragg de fibra sensibilizada. Se for um cenário de pesquisa biomédica que exige precisão de temperatura extremamente alta, como monitoramento de temperatura durante certos processos de cultura celular, é necessário escolha sensores de temperatura de fibra óptica com altos níveis de precisão; Em alguns processos de produção industrial, monitoramento que não requer precisão de temperatura particularmente alta, sensores com precisão relativamente baixa podem ser selecionados para reduzir custos.

2.5 Tipos de sondas de trabalho

Tipo de imersão, tipo de contato, tipo médico, etc.
Sensores de imersão podem ser usados para medir a temperatura de sólidos, líquidos, e gases. Sensores de imersão são especialmente tratados, e as fibras ópticas têm forte resistência e resistência, que pode resistir à corrosão química em tanques de líquidos. Por exemplo, na produção química, sensores de imersão podem ser usados para medir a temperatura do líquido dentro da caldeira de reação. Sensores de contato são especializados em medir a temperatura de superfícies de objetos, como monitoramento de temperatura de equipamentos de alta tensão, como transformadores do tipo seco, aparelhagem de alta tensão, e barramentos de alta tensão. Sensores médicos são especialmente projetados para medição de ciências biológicas, com sondas pequenas e finas que, quando combinado com dispositivos de desmodulação dedicados, pode alcançar velocidade de resposta rápida e precisão muito alta. Eles podem ser usados em cenários médicos, como monitoramento de temperatura de tecidos internos do corpo humano.

3. Método de seleção de sensores de temperatura de fibra óptica em diferentes cenários de aplicação

3.1 Setor industrial

Sistema de energia
Em usinas de energia, subestações e outros locais, há um grande número de equipamentos elétricos com forte interferência eletromagnética, e monitoramento de temperatura de peças-chave do equipamento (como transformadores, comutador, etc.) é necessário. Para este cenário, sensores de temperatura de grade Bragg de fibra são uma escolha mais adequada. Devido ao seu pequeno tamanho e insensibilidade à interferência ambiental, pode medir com precisão a temperatura da superfície do equipamento, e vários sensores podem ser conectados a uma única fibra óptica para monitorar múltiplas áreas-chave. Se monitorar a distribuição de temperatura ao longo do cabo, sensores de temperatura de fibra óptica distribuída são mais adequados. Eles podem alcançar medição distribuída contínua, detectar pontos de acesso de cabo em tempo hábil, e evitar falhas de cabos.
Indústria petroquímica
Existem ambientes perigosos, como ambientes inflamáveis, explosivo, e gases corrosivos em refinarias, instalações de armazenamento de petróleo, e outros lugares. O monitoramento da temperatura de equipamentos como tubulações e vasos de reação é necessário aqui. Sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes são uma boa escolha, pois têm forte capacidade anti-interferência e podem trabalhar em ambientes agressivos. Eles também podem medir a temperatura com alta precisão, detectar anomalias de temperatura em equipamentos em tempo hábil, e prevenir acidentes de segurança. Se monitorar a distribuição de temperatura de oleodutos de longa distância, sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos podem aproveitar suas vantagens na medição distribuída para compreender com precisão as condições de temperatura ao longo da tubulação.

3.2 Campo aeroespacial

Dentro da aeronave
Devido ao espaço interno limitado da aeronave, existem requisitos rigorosos para o tamanho e peso dos sensores, e os sensores precisam ser capazes de se adaptar a vários ambientes complexos durante a operação da aeronave. Sensores de temperatura de grade de fibra Bragg ou pequenos sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes são mais adequados. Eles são de tamanho pequeno, leve em peso, e têm forte resistência à interferência eletromagnética. Eles podem medir com precisão a temperatura no ambiente eletromagnético e no espaço limitado das aeronaves, como monitorar a temperatura interna dos motores das aeronaves ou a temperatura das cabines dos equipamentos eletrônicos das aeronaves.

3.3. Área médica

Medição interna do corpo humano
Ao medir a temperatura dos tecidos internos do corpo humano, como monitoramento de temperatura em algumas cirurgias minimamente invasivas ou pesquisas sobre temperatura de órgãos, sensores médicos de temperatura de fibra óptica são a melhor escolha. Porque sua sonda é pequena e fina, pode danificar minimamente o tecido humano, e quando combinado com um demodulador dedicado, pode atingir velocidade de resposta rápida e precisão muito alta, obter com precisão informações de temperatura dentro do corpo humano.
Monitoramento de temperatura de equipamentos médicos
Para monitoramento de temperatura de alguns equipamentos médicos em hospitais, como grandes máquinas de raios X, Equipamento de ressonância magnética, etc., devido à possível interferência eletromagnética em torno desses dispositivos, é necessário monitoramento de temperatura de peças-chave do equipamento. Sensores de temperatura de grade de fibra Bragg ou sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes podem atender aos requisitos. Eles têm forte resistência à interferência eletromagnética e podem medir com precisão a temperatura da superfície do equipamento, garantir o funcionamento normal do equipamento médico.

3.4. Campo de construção

Monitoramento de estrutura predial
Ao monitorar a segurança estrutural de edifícios, como monitorar mudanças de temperatura dentro de estruturas de concreto, como pontes e barragens, sensores de temperatura de grade de fibra óptica são facilmente incorporados em materiais para medir a temperatura interna com alta resolução e ampla faixa. Pode ser combinado com materiais de construção para monitorar mudanças de temperatura estáveis e de longo prazo dentro da estrutura, fornecendo suporte de dados para avaliar o desempenho estrutural de edifícios.
Alerta de incêndio em prédio
Distribuído sensores de temperatura de fibra óptica pode desempenhar um papel importante nos sistemas de alerta de incêndio para edifícios. Pode ser implantado ao longo dos corredores, quartos, e outras áreas do edifício para obter monitoramento em tempo real da distribuição de temperatura em todo o edifício. Uma vez detectado um aumento anormal na temperatura local, um sinal de alerta de incêndio pode ser emitido em tempo hábil.

4. Comparação e avaliação de marcas de sensores de temperatura de fibra óptica

4.1 Tecnologia Fuzhou Yingnuo

Características e vantagens do produto
O sensor de temperatura de fibra óptica do fabricante adota tecnologia avançada de medição de temperatura de fibra óptica fluorescente, que tem as características de ampla faixa de medição de temperatura, alta precisão, e forte capacidade anti-interferência. Por exemplo, seus produtos podem medir com precisão a temperatura em ambientes industriais complexos ou ambientes com forte interferência eletromagnética, e pode cobrir uma ampla faixa de medição de temperatura para atender às necessidades de diferentes cenários.
Vantagens de serviço
Fornece serviços de personalização personalizados, adaptado de acordo com as necessidades dos clientes, para atender aos requisitos de aplicação de diferentes campos. Isso pode atender bem aos requisitos do sensor para alguns cenários de aplicação especiais, como formas específicas ou requisitos funcionais especiais. Na indústria petroquímica, serviços customizados apresentam grandes vantagens na medição de temperatura de vasos de reação com formatos especiais.

4.2. Huaguang Tianrui

Em termos de desempenho do produto
O sensor de temperatura de fibra óptica da Huaguang Tianrui é conhecido por sua alta precisão, estabilidade, e sensibilidade. A precisão de seus produtos pode atender às necessidades de algumas indústrias que exigem precisão de medição de alta temperatura, como medição de temperatura de alta precisão na área médica ou experimentos precisos de controle de temperatura em pesquisa científica. A alta estabilidade permite que os sensores mantenham um desempenho de medição estável durante longos períodos de uso, reduzindo a ocorrência de erros de medição.
Diversidade e aplicabilidade de produtos
Seu sensor de temperatura de fibra óptica possui vários modelos e especificações para você escolher, adequado para vários cenários de aplicação, como energia industrial, metalurgia, médico, etc.. No campo da energia industrial, tipos adequados de sensores podem ser selecionados de acordo com diferentes equipamentos e requisitos de medição; Na área médica, também há pequenos, sensores de alta precisão adequados para medir a temperatura do corpo humano para escolher.
serviço pós-venda
Fornecer serviço pós-venda abrangente para garantir uma experiência de usuário tranquila e satisfatória durante o uso. Isso permite a resolução oportuna de problemas encontrados pelos usuários durante o uso, garantindo o uso normal dos sensores e melhorando a experiência do usuário.

4.3 Comparação com outras marcas

Em comparação com marcas tradicionais de sensores de temperatura
Comparado com marcas tradicionais de sensores de temperatura, como termopares e termistores, marcas de sensores de temperatura de fibra óptica têm vantagens exclusivas. Os sensores de temperatura tradicionais apresentam deficiências em termos de resistência à interferência eletromagnética e adaptabilidade a ambientes agressivos, embora os produtos de marcas de sensores de temperatura de fibra óptica tenham um bom desempenho nessas áreas. Por exemplo, em ambientes industriais com forte interferência eletromagnética, termopares tradicionais podem ser afetados por interferências e afetar a precisão da medição, enquanto os sensores de temperatura de fibra óptica podem funcionar normalmente.
Colabore com marcas de sensores de temperatura de renome internacional (sem fibra óptica)
Algumas marcas bem conhecidas de sensores de temperatura sem fibra óptica internacionalmente têm certas vantagens em seus campos de medição tradicionais, mas as marcas de sensores de temperatura de fibra óptica têm vantagens insubstituíveis em alguns campos especiais, como medição de ambientes inflamáveis e explosivos, medição de temperatura distribuída de longa distância, etc.. Por exemplo, no monitoramento de distribuição de temperatura de longa distância em oleodutos, sensores de temperatura de fibra óptica podem utilizar suas características de medição distribuída, enquanto os sensores de temperatura pontuais tradicionais não conseguem alcançar esta função.

5. Guia de seleção mais recente para sensores de temperatura de fibra óptica

5.1 Esclareça os requisitos da aplicação

Determine o ambiente de medição
Primeiramente, é necessário esclarecer as características do ambiente de medição, como se há forte interferência eletromagnética, se é um ambiente perigoso (inflamável, explosivo, corrosivo, etc.), e se o espaço de medição é estreito. Se estiver em um ambiente de forte interferência eletromagnética, como dentro de uma subestação, é necessário priorizar sensores de temperatura de fibra óptica com fortes capacidades de interferência anti-eletromagnética, como sensores de temperatura de grade de fibra óptica ou sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentes; Se medir em um espaço estreito, como medição de temperatura dentro de equipamentos aeroespaciais, é necessário escolher sensores de pequeno porte, como sensores de temperatura de grade de Bragg de fibra.

5.2 Defina claramente o número de pontos de medição e layout

Determinar se a medição de ponto único ou a medição distribuída é necessária. Se o número de pontos de medição for pequeno (menor que 50), como medir a temperatura de um pequeno motor, um sensor de ponto único (como um sensor de temperatura de fibra óptica fluorescente) pode ser suficiente; Se medir a temperatura ao longo de um cabo de alimentação longo com um grande número de pontos, um sensor de temperatura de fibra óptica distribuída precisa ser selecionado.