Как правильно выбрать датчик температуры оптического волокна

Выбор подходящего оптоволоконного датчика температуры должен основываться на конкретных требованиях сценария применения., принимая во внимание такие факторы, как электромагнитная обстановка, ограничения пространства для измерений, опасная среда, точки измерения и расположение, диапазон температур измерения, Требования к точности и разрешению, а также рабочий тип зонда, чтобы гарантировать, что датчик может удовлетворить потребности мониторинга температуры в конкретных средах..

1. Типы Оптоволоконные датчики температуры

1.1 Датчик температуры с волоконной брэгговской решеткой

принцип
Датчик температуры с волоконной решеткой Брэгга использует фоточувствительность волоконно-оптических материалов для формирования пространственной фазовой решетки в сердцевине волокна для измерения температуры.. Например, Волоконная решетка Брэгга - это новый тип волокна. Решетка Брэгга, образованная путем облучения одномодового волокна, легированного германием, ультрафиолетовым светом для формирования решеточной технологии.. После натирания, показатель преломления сердцевины волокна показывает полосы периодического распределения и создает эффект решетки Брэгга. Его основная оптическая характеристика — узкополосный оптический фильтр с центром на резонансной длине волны., который удовлетворяет
Оптические уравнения. Длиннопериодная оптоволоконная брэгговская решетка соединяет основной режим прямой передачи с оболочным режимом прямой передачи..
характеристика
Маленький размер: По сравнению с обычными датчиками температуры света, Датчики с волоконной решеткой Брэгга имеют меньший размер., что делает их выгодными в некоторых сценариях применения с ограниченным пространством. Например, в аэрокосмической сфере, где пространство в самолете ограничено, датчики небольшого размера проще в установке и использовании.
Величина обнаружения представляет собой информацию о длине волны.: на него не влияют такие факторы, как колебания источника света, потери на изгибе волокна, потери связи, и старение детектора. Например, в оптоволоконной передаче на большие расстояния, даже если в оптоволокне имеется определенная степень изгиба или точки соединения, это не окажет существенного влияния на результаты измерений.
Не чувствителен к воздействию окружающей среды.: Более того, Кодирование длины волны позволяет легко использовать технологию мультиплексирования с разделением по длине волны., обеспечение точного измерения температуры в сложных средах. В энергосистеме, существуют сложные факторы окружающей среды, такие как электромагнитные помехи в таких местах, как подстанции., и датчики температуры с волоконной решеткой Брэгга могут работать стабильно.
Высокая скорость измерения: Скорость измерения одного оптического волокна обычно составляет десятки миллисекунд., и расстояние передачи волокна может достигать более 10 км, который может удовлетворить некоторые требования к мониторингу температуры с высокими требованиями в режиме реального времени, например, контроль температуры больших двигателей, трансформаторы и другое оборудование.

1.2 Распределенный оптоволоконный датчик температуры

принцип
В основном на основе эффекта комбинационного рассеяния света и оптического рефлектометра во временной области. (рефлектометр) технология для достижения непрерывных распределенных измерений. Отраженный свет лазера при оптоволоконной передаче в основном включает рэлеевское рассеяние., Комбинационное рассеяние, и рассеяние Бриллюэна. Распределенная оптоволокно Датчики прошли процесс разработки от исходной системы распределенного контроля температуры по волокну с жидкой сердцевиной, основанной на обратном рэлеевском рассеянии., к волоконно-оптической системе измерения температуры на основе оптического комбинационного рассеяния света во временной области, и волоконно-оптическая система измерения температуры на основе оптического комбинационного рассеяния света в частотной области.
характеристика
Возможность распределенных измерений: Он может непрерывно и в режиме реального времени измерять температуру в различных точках оптоволоконного кабеля на расстоянии нескольких километров., с точностью позиционирования до метров и точностью измерения до 1 степень. Он очень подходит для таких приложений, как измерение температуры в крупномасштабных точках пересечения.. Например, на нефтяных месторождениях, он может контролировать распределение температуры вдоль нефтепроводов и своевременно обнаруживать потенциальные места утечек.
Существует множество исследовательских центров.: Системы рассеяния Бриллюэна во временной и частотной областях также являются актуальными темами в области волоконно-оптических датчиков.. У нескольких компаний есть соответствующие продукты., а это значит, что их технологии постоянно развиваются и совершенствуются, и перспективы дальнейшего применения широки.

1.3 Флуоресцентный оптоволоконный датчик температуры

принцип
Это датчик, который использует флуоресцентные материалы для изменения интенсивности или длины волны флуоресценции при изменении температуры., и передает сигналы по оптическим волокнам для определения температуры. Типичный флуоресцентный оптоволоконный датчик температуры включает в себя источник света., оптическое волокно, флуоресцентный материал, и спектральный анализатор. Источник света генерирует возбуждающий свет определенной длины волны., который передается на флуоресцентный материал через оптическое волокно. После того, как флуоресцентный материал поглощает возбуждающий свет, он излучает сигнал флуоресценции с определенной длиной волны, который передается обратно в спектрометр для обнаружения через оптическое волокно.. Когда температура меняется, флуоресцентные характеристики флуоресцентного материала изменятся, что может быть изменением интенсивности флуоресценции или сдвигом длины волны флуоресценции.. Значение температуры можно определить путем измерения интенсивности или длины волны сигнала флуоресценции..

характеристика
Высокая точность: Флуоресцентные материалы особенно чувствительны к изменениям температуры., Изготовление флуоресцентных волоконных датчиков температуры имеет высокую точность измерений и может использоваться в областях медицинской диагностики, где требуется высокая точность измерения температуры., например, мониторинг температуры в некоторых высокоточных биомедицинских исследованиях..
Быстрый ответ: возможность мониторинга изменений температуры в режиме реального времени и немедленного реагирования, подходит для сценариев, требующих высокой скорости реакции на изменения температуры, например, мониторинг температуры в некоторых процессах химических реакций.

Возможность многоточечного определения температуры: Он может контролировать температуру в нескольких местах одновременно через оптоволоконный датчик температуры., что очень полезно в ситуациях, когда необходимо контролировать несколько точек. Например, при мониторинге температуры серверных помещений в крупных дата-центрах, температуру нескольких серверов можно контролировать одновременно.
Сильная способность защиты от помех: не подвержен влиянию помех, способен нормально работать в сложных электромагнитных условиях. В промышленных условиях, например, места с большим количеством электрооборудования, создающего электромагнитные помехи, температуру все еще можно точно измерить.
Долгосрочная стабильность: Флуоресцентные материалы обладают высокой прочностью и стабильностью., и датчики могут поддерживать высокую стабильность производительности во время длительного использования, что делает их пригодными для мониторинга и контроля температуры в режиме реального времени в энергоменеджменте и других областях..
Широкий диапазон температур окружающей среды: Подходит для широкого диапазона температур окружающей среды, от низкого до минусового Baidu до высокого до нескольких сотен градусов, его можно использовать для измерения температуры в различных экстремальных температурных условиях., например, в полярных условиях или при мониторинге температуры вблизи высокотемпературных промышленных печей..

1.4. Волоконно-оптический датчик температуры интерференционного типа

принцип
Например, волоконный интерферометрический датчик температуры Фабри Перо основан на термочувствительных характеристиках интерференционных полос интерферометра Фабри Перо.. Когда температура меняется, положение интерференционных полос сместится, позволяющий точно измерить температуру. Такие датчики обычно требуют тонких оптических структур для обеспечения высокоточных показаний температуры..
характеристика
Высокая точность измерения: Из-за того, что для измерения температуры используется движение интерференционных полос., при условии, что конструкция оптической структуры разумна и точность достаточно высока, он может обеспечить очень точное измерение температуры, который можно использовать в таких областях, как научные исследования, требующие чрезвычайно высокой точности..
Высокие требования к оптической структуре: Необходима тонкая оптическая структура, это означает, что затраты на его изготовление и установку могут быть относительно высокими., а также существуют определенные требования к среде использования, например, избежание влияния интерференционных факторов, таких как вибрация, на оптическую структуру.

1.5. Полупроводниковый оптоволоконный датчик температуры абсорбционного типа

принцип
Этот тип датчика использует свойство спектра поглощения полупроводниковых материалов, изменяющегося с температурой., и рассчитывает температуру, отслеживая изменения интенсивности света. Выбор и технология обработки полупроводниковых материалов оказывают существенное влияние на их характеристики..
характеристика
Связано с характеристиками полупроводниковых материалов.: их характеристики зависят от выбранного полупроводникового материала и технологии его обработки., и разные полупроводниковые материалы могут подходить для разных диапазонов температур и требований к точности измерений..
Мониторинг и измерение интенсивности света: Отслеживая изменения интенсивности света для расчета температуры, этот метод измерения относительно прямой, но на это могут влиять такие факторы, как стабильность источника света. Если интенсивность света источника света нестабильна, это может вызвать определенные ошибки в результатах измерений.

2. Ключевые факторы при выборе оптоволоконных датчиков температуры

2.1 Требования к сценарию приложения

электромагнитная среда
Если в сценарии применения присутствуют сильные электромагнитные помехи, например, возле подстанций, высоковольтное распределительное устройство, или вокруг некоторых крупных промышленных двигателей в энергосистеме, традиционные методы измерения температуры могут серьезно пострадать и не работать должным образом.. Волоконно-оптические датчики температуры обладают характеристиками световых волн, не создают электромагнитных помех и не боятся электромагнитных помех.. Оптоволоконные решетчатые датчики температуры, флуоресцентные оптоволоконные датчики температуры, и т. д.. может точно измерять температуру в сложных электромагнитных средах.
Ограничения пространства измерения
Когда пространство измерения маленькое, например, измерение температуры внутри аэрокосмического оборудования или некоторых прецизионных приборов., оптоволоконный датчик температуры небольшого размера, легкий вес, отсутствие заряда на самом волокне, маленький размер, легкий вес, и легкий изгиб очень подходит. Небольшой размер волоконно-оптических решетчатых датчиков температуры соответствует этому требованию..

Опасная среда
В легковоспламеняющихся, взрывчатый, и агрессивные среды, например, нефтеперерабатывающие заводы в нефтехимической промышленности и склады, хранящие легковоспламеняющиеся и взрывоопасные химикаты., есть особые требования к безопасности и коррозионной стойкости. Оптоволоконные датчики температуры обладают хорошей радиационной стойкостью и особенно подходят для использования в суровых условиях, например, в легковоспламеняющихся средах., взрывчатый, пространство ограничено, и сильные электромагнитные помехи. Например, оптоволоконные датчики со специальными покрытиями или материалами (такие как волокна с полиимидным покрытием, которые можно использовать в определенных высокотемпературных и устойчивых к коррозии средах.) может использоваться в таких опасных средах
.

2.2 Точки измерения и их расположение

Одноточечный и распределенный
В зависимости от количества требуемых точек измерения, определить, использовать ли “распределенный” или “одна точка” датчики, который включает в себя вопросы стоимости одного пункта, общая стоимость, и схема установки. Обычно, когда их меньше 50 точки измерения, а “тип одной точки” например, используется флуоресцентный датчик; Когда их больше, чем 50 точки измерения, “распределенный” обычно используются датчики, такие как датчики с волоконной решеткой Брэгга.. При измерении температуры на длинном нефтепроводе, требуется несколько точек измерения, и распределенные оптоволоконные датчики температуры более подходят; Если измеряется только температура ключевой детали внутри небольшого устройства, одноточечный датчик может удовлетворить требования.

2.3 Диапазон измерения температуры

Применимость различных температурных диапазонов
Диапазон измерения температуры датчика является важным фактором..
Обычно, диапазон измерения температуры датчиков разделен на несколько сегментов, такой как -40 ℃ -+80 ℃,
-40 ℃ -+80 ℃ — диапазон измерения для обычных сред., и можно использовать различные датчики;
−40℃−+250℃
-40 ℃ -+250 ℃ может использоваться для измерения высокотемпературных промышленных сред, таких как электрические системы., и большинство датчиков также применимы;
−40℃−+400℃
-40 ℃ -+400 ℃ относится к высокотемпературным средам, и датчики в таких средах должны подвергаться специальной обработке.. Обычные оптоволоконные датчики обычно не соответствуют этим требованиям испытаний., и передающие волокна должны использовать устойчивые к высоким температурам материалы, такие как полиимид.. Например, в обычном помещении контроль температуры окружающей среды, можно выбрать несколько типов оптоволоконных датчиков температуры, при измерении температуры вблизи высокотемпературных промышленных печей требуется подбор специальных волоконно-оптических датчиков температуры, выдерживающих высокие температуры.

2.4 Требования к точности и разрешению

Выбор датчиков с разным уровнем точности
Обычно, Точность измерения температуры разделена на пять уровней:
± 0.05 ℃, ± 0.1 ℃, ± 0.3 ℃, ± 0.5 ℃, ± 1 ℃. Высокоточные датчики обычно включают в себя оптоволокно интерференционного типа Фабри-Перо., тип флуоресценции, полупроводниковый абсорбционный тип, и сенсибилизированные волоконные датчики температуры с брэгговской решеткой. Если это сценарий биомедицинских исследований, требующий чрезвычайно высокой точности температуры, например, мониторинг температуры во время определенных процессов культивирования клеток, необходимо выбрать оптоволоконные датчики температуры с высоким уровнем точности; В некоторых промышленных производствах мониторинг процессов, не требующих особо высокой температурной точности., датчики с относительно низкой точностью могут быть выбраны для снижения затрат.

2.5 Рабочие типы зондов

Тип погружения, тип контакта, медицинский тип, и т. д.
Погружные датчики могут использоваться для измерения температуры твердых тел., жидкости, и газы. Погружные датчики проходят специальную обработку., И оптические волокна обладают высокой прочностью и вязкостью, который может противостоять химической коррозии в резервуарах с жидкостью. Например, в химическом производстве, погружные датчики можно использовать для измерения температуры жидкости внутри реакционного котла.. Контактные датчики специализируются на измерении температуры поверхностей объектов., например, контроль температуры высоковольтного оборудования, такого как сухие трансформаторы, высоковольтное распределительное устройство, и высоковольтные шины. Медицинские датчики специально разработаны для измерений в биологических науках., с маленькими и тонкими зондами, которые, в сочетании со специальными устройствами демодуляции, может достичь быстрой скорости отклика и очень высокой точности. Их можно использовать в медицинских целях, таких как мониторинг температуры внутренних тканей человеческого тела..

3. Метод выбора оптоволоконных датчиков температуры для различных сценариев применения

3.1 Промышленный сектор

Система питания
На электростанциях, подстанции и другие места, имеется большое количество электрооборудования с сильными электромагнитными помехами, и контроль температуры ключевых частей оборудования (например, трансформаторы, распределительное устройство, и т. д.) требуется. Для этого сценария, Датчики температуры с волоконной решеткой Брэгга являются более подходящим выбором. Из-за своего небольшого размера и нечувствительности к воздействию окружающей среды., он может точно измерить температуру поверхности оборудования, и несколько датчиков могут быть подключены к одному оптическому волокну для мониторинга нескольких ключевых областей. При контроле распределения температуры по кабелю, распределенные оптоволоконные датчики температуры более подходят. Они могут обеспечить непрерывные распределенные измерения, своевременное обнаружение горячих точек кабеля, и предотвратить выход из строя кабеля.
Нефтехимическая промышленность
Существуют опасные среды, такие как легковоспламеняющиеся, взрывчатый, и агрессивные газы на нефтеперерабатывающих заводах, нефтехранилища, и другие места. Здесь требуется контроль температуры такого оборудования, как трубопроводы и реакционные сосуды.. Флуоресцентные оптоволоконные датчики температуры — хороший выбор., поскольку они обладают сильной защитой от помех и могут работать в суровых условиях. Они также могут измерять температуру с высокой точностью., своевременно обнаруживать температурные аномалии в оборудовании, и предотвратить несчастные случаи. При контроле за распределением температуры магистральных нефтепроводов, Распределенные оптоволоконные датчики температуры могут использовать свои преимущества в распределенных измерениях для точного определения температурных условий вдоль трубопровода..

3.2 Аэрокосмическая область

Внутри самолета
Из-за ограниченного внутреннего пространства самолета, существуют строгие требования к размерам и весу датчиков, и датчики должны иметь возможность адаптироваться к различным сложным условиям во время эксплуатации самолета. Больше подходят датчики температуры с волоконной брэгговской решеткой или небольшие флуоресцентные оптоволоконные датчики температуры.. Они маленькие по размеру, легкий по весу, и имеют сильную устойчивость к электромагнитным помехам. Они могут точно измерять температуру в электромагнитной среде и ограниченном пространстве самолета., например, контроль внутренней температуры авиационных двигателей или температуры кабин электронного оборудования самолета..

3.3. Медицинская сфера

Внутренние измерения человеческого тела
При измерении температуры внутренних тканей в организме человека, например, мониторинг температуры при некоторых минимально инвазивных операциях или исследование температуры органов., медицинские оптоволоконные датчики температуры — лучший выбор. Потому что его зонд маленький и тонкий, он может минимально повредить ткани человека, и в сочетании со специальным демодулятором, он может достичь быстрой скорости отклика и очень высокой точности, точное получение информации о температуре внутри человеческого тела.
Температурный мониторинг медицинского оборудования
Для контроля температуры некоторого медицинского оборудования в больницах., например, большие рентгеновские аппараты, МРТ-оборудование, и т. д., из-за возможных электромагнитных помех вокруг этих устройств, необходим контроль температуры ключевых частей оборудования. Датчики температуры с волоконной брэгговской решеткой или флуоресцентные оптоволоконные датчики температуры могут соответствовать требованиям.. Они обладают сильной устойчивостью к электромагнитным помехам и могут точно измерять температуру поверхности оборудования., обеспечение нормальной работы медицинского оборудования.

3.4. Строительная сфера

Мониторинг строительных конструкций
При контроле за конструктивной безопасностью зданий, например, мониторинг изменений температуры внутри бетонных конструкций, таких как мосты и плотины., Датчики температуры с оптоволоконными решетками легко встраиваются в материалы для измерения внутренней температуры с высоким разрешением и широким диапазоном.. Его можно комбинировать со строительными материалами для мониторинга долгосрочных и стабильных изменений температуры внутри конструкции., предоставление поддержки данных для оценки структурных характеристик зданий.
Предупреждение о пожаре в здании
Распределенный оптоволоконные датчики температуры может играть важную роль в системах пожарной сигнализации зданий. Его можно развернуть вдоль коридоров., комнаты, и других частях здания для обеспечения мониторинга распределения температуры по всему зданию в режиме реального времени.. При обнаружении аномального повышения местной температуры, сигнал пожарной тревоги может быть подан своевременно.

4. Сравнение и оценка марок оптоволоконных датчиков температуры

4.1 Фучжоу Иннуо Технология

Особенности и преимущества продукта
Волоконно-оптический датчик температуры производителя использует передовую технологию измерения температуры по флуоресцентному оптоволоконному кабелю., который имеет характеристики широкого диапазона измерения температуры, высокая точность, и сильная защита от помех. Например, ее продукты могут точно измерять температуру в сложных промышленных условиях или в условиях сильных электромагнитных помех., и может охватывать широкий диапазон измерения температуры для удовлетворения потребностей различных сценариев..
Преимущества сервиса
Предоставление услуг индивидуальной настройки, адаптированный в соответствии с потребностями клиентов, для удовлетворения требований применения в различных областях. Это вполне может удовлетворить требования к датчикам для некоторых особых сценариев применения., например, особые формы или особые функциональные требования. В нефтехимической промышленности, Индивидуальные услуги имеют большие преимущества при измерении температуры реакционных сосудов специальной формы..

4.2. Хуагуан Тяньруй

С точки зрения производительности продукта
Оптоволоконный датчик температуры Huaguang Tianrui известен своей высокой точностью., стабильность, и чувствительность. Точность продукции может удовлетворить потребности некоторых отраслей, где требуется высокая точность измерения температуры., например, высокоточное измерение температуры в области медицины или точные эксперименты по контролю температуры в научных исследованиях.. Высокая стабильность позволяет датчикам поддерживать стабильные результаты измерений в течение длительного периода использования., уменьшение возникновения ошибок измерения.
Разнообразие и применимость продукции
Его оптоволоконный датчик температуры предлагает на выбор несколько моделей и спецификаций., подходит для различных сценариев применения, таких как промышленная энергетика, металлургия, медицинский, и т. д.. В области промышленной энергетики, подходящие типы датчиков могут быть выбраны в соответствии с различным оборудованием и требованиями к измерениям; В медицинской сфере, есть и маленькие, высокоточные датчики, подходящие для измерения температуры тела человека на выбор.
послепродажное обслуживание
Обеспечить комплексное послепродажное обслуживание, чтобы обеспечить бесперебойное и удовлетворительное взаимодействие с пользователем во время использования.. Это позволяет своевременно решать проблемы, с которыми сталкиваются пользователи во время использования., обеспечение нормального использования датчиков и улучшение пользовательского опыта.

4.3 Сравнение с другими брендами

По сравнению с традиционными марками датчиков температуры
По сравнению с традиционными марками датчиков температуры, такими как термопары и термисторы., Бренды оптоволоконных датчиков температуры имеют уникальные преимущества. Традиционные датчики температуры имеют недостатки с точки зрения устойчивости к электромагнитным помехам и способности адаптироваться к суровым условиям., в то время как продукты марок оптоволоконных датчиков температуры хорошо себя зарекомендовали в этих областях.. Например, в промышленных условиях с сильными электромагнитными помехами, традиционные термопары могут подвергаться воздействию помех и влиять на точность измерений., в то время как оптоволоконные датчики температуры могут работать нормально.
Сотрудничайте со всемирно известными брендами датчиков температуры. (без оптоволокна)
Некоторые известные на международном уровне бренды неоптоволоконных датчиков температуры имеют определенные преимущества в своих традиционных областях измерения., однако марки оптоволоконных датчиков температуры имеют незаменимые преимущества в некоторых специальных областях, таких как измерение легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред., распределенное измерение температуры на большом расстоянии, и т. д.. Например, при мониторинге распределения температуры на больших расстояниях нефтепроводов, оптоволоконные датчики температуры могут использовать свои распределенные измерительные характеристики, в то время как традиционные точечные датчики температуры не могут обеспечить эту функцию.

5. Новейшее руководство по выбору оптоволоконных датчиков температуры

5.1 Уточнить требования к заявке

Определите среду измерения
Во-первых, необходимо уточнить характеристики среды измерения, например, есть ли сильные электромагнитные помехи, является ли это опасной средой (легковоспламеняющийся, взрывчатый, коррозионный, и т. д.), и является ли пространство измерения узким. Если он находится в среде с сильными электромагнитными помехами, например, внутри подстанции, необходимо отдать приоритет оптоволоконным датчикам температуры с сильными возможностями защиты от электромагнитных помех., например, датчики температуры с волоконно-оптической решеткой или флуоресцентные волоконно-оптические датчики температуры.; При измерении в узком пространстве, например, измерение температуры внутри аэрокосмического оборудования, необходимо выбирать малогабаритные датчики, такие как датчики температуры с волоконной решеткой Брэгга.

5.2 Четко определите количество точек измерения и расположение

Определите, требуется ли измерение в одной точке или распределенное измерение.. Если количество точек измерения мало (меньше, чем 50), например, измерение температуры небольшого двигателя, одноточечный датчик (например, флуоресцентный оптоволоконный датчик температуры) может быть достаточно; При измерении температуры по длинному силовому кабелю с большим количеством точек, необходимо выбрать распределенный оптоволоконный датчик температуры.

Оптоволоконный датчик температуры, Интеллектуальная система мониторинга, Распределенный производитель оптоволокна в Китае