การวัดอุณหภูมิของใยแก้วนำแสงคืออะไร? ทำไมต้องใช้ระบบวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติก

ภาพรวมของการวัดอุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก
1、 คืออะไร การวัดอุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก
การวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ไฟเบอร์ออปติกเป็นองค์ประกอบการตรวจจับในการวัดอุณหภูมิ. ไฟเบอร์ออปติก, หรือที่เรียกว่าใยแก้วนำแสง, เป็นวัสดุท่อนำคลื่นอิเล็กทริกทรงกระบอกที่ใช้กันทั่วไป. สาระสำคัญของเทคโนโลยีการตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติกคือการตรวจจับเป้าหมายโดยใช้แสงเป็นตัวพาที่วัดได้ผ่านการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก.

การวัดอุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก เทคโนโลยีมีหลายประเภท. การวัดอุณหภูมิแบบจุดคือการใช้หัววัดอุณหภูมิตัวเดียวในพื้นที่สำคัญบางจุดของระบบเพื่อทำการวัด.
1. การตรวจจับอุณหภูมิใยแก้วนำแสงฟลูออเรสเซนต์ เทคโนโลยีเป็นเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการเคลือบสารเรืองแสงที่ปลายสายไฟเบอร์ออปติก. โดยการวัดเวลาสลายตัวของพลังงานเรืองแสงและใช้ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิของเวลาเรืองแสงภายในของสารเรืองแสง, สามารถรับค่าอุณหภูมิของจุดที่วัดได้. เหมาะสำหรับช่วงอุณหภูมิที่ -50-200 ℃ และมีความแม่นยำประมาณ ± 1 องศาเซลเซียส. ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับวัดอุณหภูมิภายในอุปกรณ์ไฟฟ้าและมีลักษณะมีขนาดเล็ก, บูรณาการได้ง่าย, ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้, ความต้านทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า, ประสิทธิภาพของฉนวนที่ดี, การติดตั้งที่สะดวก, และเครือข่ายที่ยืดหยุ่น.

2. เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิเส้นใยแกลเลียมอาร์เซไนด์จะฝังวัสดุคริสตัลแกลเลียมอาร์เซไนด์ไว้ที่ปลายสุดของเส้นใยเพื่อใช้เป็นหัววัดอุณหภูมิ, ฉีดแสงตกกระทบเข้าไปในอุปกรณ์ปลายใกล้ของไฟเบอร์, และรับพารามิเตอร์อุณหภูมิที่โพรบโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมของแสงสะท้อน. ข้อดีของมันคือสามารถได้อุณหภูมิของโพรบผ่านการวัดสเปกตรัมสัมบูรณ์, โดยไม่ต้องมีการสอบเทียบที่ไซต์งาน. หัววัดมีความเป็นสากลที่ดี, และระยะการตรวจจับสามารถเกิน 500 เมตร. อายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงและความเสถียรในการตรวจจับแบบออนไลน์ในระยะยาวเกินกว่า 30 ปี, แต่ต้นทุนสูง.

3. การวัดตะแกรงไฟเบอร์แบรกก์
การวัดอุณหภูมิจุดเดียวเชื่อมต่อแบบอนุกรมตามทิศทางการแพร่กระจายของใยแก้วนำแสงเพื่อสร้างวิธีการวัดที่ครอบคลุมการตรวจจับอุณหภูมิแบบหลายจุด. เช่น, ในระบบวัดอุณหภูมิที่มีตะแกรงไฟเบอร์ Bragg หลายเส้นเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม, เส้นใย Bragg หลายเส้น ตะแกรง Bragg ที่มีความยาวคลื่นตรงกลางต่างกันเกิดขึ้นจากการสัมผัสและการกัดเซาะผ่านรังสีอัลตราไวโอเลตตามทิศทางตามยาวของเส้นใยนำแสง. เมื่ออุณหภูมิโดยรอบของตะแกรงไฟเบอร์ Bragg เปลี่ยนแปลง, ความยาวคลื่นของสัญญาณการสะท้อนของตะแกรงก็เปลี่ยนไปเช่นกัน. ระบบนี้มีปริมาตรโพรบน้อย, การโค้งงอที่เหมาะสมของเส้นทางแสง, ความต้านทานต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, และง่ายต่อการตรวจวัดทางไกล. อย่างไรก็ตาม, ความแข็งแรงทางกลของตะแกรงไฟเบอร์ Bragg อยู่ในระดับต่ำ, และเสียหายได้ง่ายในสภาพการทำงานที่ซับซ้อน. ความไวของดีโมดูเลชันความยาวคลื่นก็เป็นปัญหาเช่นกัน. การเบี่ยงเบนของความยาวคลื่นของแสงสะท้อนที่เกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหลายสิบองศาจะต้องไม่เกิน 1 นาโนเมตร. การวัดแบบกระจายอย่างสมบูรณ์หมายถึงการใช้ใยแก้วนำแสงเป็นทั้งช่องทางในการส่งสัญญาณแสงและวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิสำหรับการดำเนินการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ. ด้วยการปรับใช้อุปกรณ์ตรวจสอบและไฟเบอร์ตรวจจับ, ค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบต่อความยาวเส้นใยหนึ่งหน่วยสามารถลดลงได้เมื่อระยะการตรวจจับเพิ่มขึ้น. เป็นโซลูชันการวัดอุณหภูมิทางวิศวกรรมที่มีแนวโน้มสูง.

2、 ทำไมต้องใช้การวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติก

(1) ข้อดีในสภาพแวดล้อมพิเศษ

ป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ในบางสภาพแวดล้อมที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง, เช่นบริเวณรอบอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงในระบบไฟฟ้า, ใกล้มอเตอร์ขนาดใหญ่, หรือในสถานที่ที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หนาแน่น, เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบดั้งเดิมตามการวัดสัญญาณไฟฟ้า (เช่น เทอร์โมคัปเปิ้ล, เทอร์มิสเตอร์, ฯลฯ) จะได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า, ส่งผลให้การวัดค่าไม่ถูกต้องหรือแม้แต่ไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง. ไฟเบอร์ออปติกนั้นเป็นสื่อนำแสง, และคลื่นแสงไม่ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า, และไม่กลัวการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า. เพราะฉะนั้น, เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกสามารถวัดอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูงได้อย่างแม่นยำ, รับประกันความน่าเชื่อถือและความเสถียรของผลการวัด.
ความปลอดภัยที่แท้จริง
ในสภาพแวดล้อมที่ไวไฟและระเบิดได้, เช่นสถานที่จัดเก็บน้ำมันและก๊าซในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและเหมืองถ่านหินใต้ดิน, เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิไฟฟ้าแบบเดิมอาจก่อให้เกิดประกายไฟทางไฟฟ้าเนื่องจากหลักการทำงานที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณไฟฟ้า, ซึ่งอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยร้ายแรงได้ เช่น การระเบิดหรือไฟไหม้. ไฟเบอร์ออปติกทำจากวัสดุฉนวนเช่นแก้วหรือพลาสติก, ซึ่งไม่มีการชาร์จและไม่ก่อให้เกิดประกายไฟทางไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการวัด. เพราะฉะนั้น, เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยโดยธรรมชาติและสามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายเหล่านี้, สร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
ความต้านทานการกัดกร่อน
ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรงบางแห่ง, เช่นการประชุมเชิงปฏิบัติการการผลิตสารเคมีและการตรวจสอบอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมทางทะเล, อากาศอาจมีก๊าซหรือของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน, ซึ่งสามารถกัดกร่อนเซ็นเซอร์อุณหภูมิโลหะแบบเดิม และส่งผลต่ออายุการใช้งานและความแม่นยำในการวัด. วัสดุไฟเบอร์ออปติกมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรงเช่นนี้เป็นเวลานาน, ทำให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำและความต่อเนื่องของการวัดอุณหภูมิ.

(2) ข้อดีในลักษณะการวัด
ความแม่นยำสูงและความไวสูง
เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกสามารถวัดอุณหภูมิที่มีความแม่นยำสูง และตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนต่างๆ. เช่น, ในการทดลองวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสูง, หรือในการตรวจสอบอุณหภูมิของชิปอิเล็กทรอนิกส์, การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลการทดลองหรือประสิทธิภาพของอุปกรณ์. เทคโนโลยีการวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกสามารถจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ. ความไวสูงยังช่วยให้ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับข้อมูลอุณหภูมิอย่างทันท่วงที, ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในบางสถานการณ์การใช้งานที่ต้องการความเร็วในการตอบสนองต่ออุณหภูมิสูง, เช่นการตรวจวัดอุณหภูมิในกระบวนการทำปฏิกิริยาเคมีบางประเภท.
การตรวจสอบระยะไกลและการวัดแบบหลายจุด

ไฟเบอร์ออปติกสามารถตรวจสอบอุณหภูมิได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะทางหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลเมตร, และผ่านก ไฟเบอร์ออปติกแบบกระจาย ระบบวัดอุณหภูมิ, สามารถตรวจสอบอุณหภูมิได้หลายจุดพร้อมกัน. ลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่และกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม. เช่น, ในการตรวจสอบท่อส่งน้ำมันทางไกล, สามารถวางใยแก้วนำแสงตามแนวท่อเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิหลายจุดตลอดท่อได้ในคราวเดียว, และตรวจจับความผิดปกติของอุณหภูมิที่เกิดจากการรั่วไหลได้อย่างทันท่วงที, การอุดตัน, หรืออิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมภายนอกในท่อ; ในการจัดการอุณหภูมิของอาคารขนาดใหญ่, ใยแก้วนำแสงยังสามารถใช้เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิในตำแหน่งต่างๆ ภายในอาคารได้, บรรลุการจัดการพลังงานและการบำรุงรักษาอุปกรณ์อย่างมีประสิทธิภาพ.

(3) ข้อดีอื่นๆ

สามารถเชื่อมโยงกับระบบอื่นได้
ระบบวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกสามารถเชื่อมโยงกับระบบป้องกันอัคคีภัยได้, ระบบเตือนภัย, ฯลฯ. เมื่อตรวจพบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นผิดปกติ, สามารถเรียกระบบเตือนภัยได้ทันเวลาเพื่อแจ้งให้บุคลากรที่เกี่ยวข้องทราบเพื่อดำเนินมาตรการ. ในเวลาเดียวกัน, นอกจากนี้ยังสามารถให้ข้อมูลอุณหภูมิแก่ระบบป้องกันอัคคีภัยเพื่อการเตือนภัยล่วงหน้าและการป้องกันก่อนเกิดเพลิงไหม้. เช่น, ในสถานที่ที่มีประชากรหนาแน่นและเต็มไปด้วยสินค้า เช่น ห้างสรรพสินค้าขนาดใหญ่และโกดังสินค้า, การเชื่อมโยงระหว่างการวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกและระบบแจ้งเตือนเหตุเพลิงไหม้สามารถปรับปรุงระดับความปลอดภัยจากอัคคีภัยได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการสูญเสียจากอุบัติเหตุอัคคีภัย.

การส่งและการวิเคราะห์ข้อมูลที่สะดวก
ไฟเบอร์ออปติกไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์วัดอุณหภูมิเท่านั้น, แต่ยังเป็นสื่อกลางในการวัดอุณหภูมิและการส่งผ่าน, ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลระยะไกลและอำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้สามารถดูและจัดการผลการวัดจากระยะไกล. และสามารถวิเคราะห์ข้อมูลอุณหภูมิที่รวบรวมไว้เพื่อแก้ไขปัญหาได้ง่าย. ในการตรวจสอบระยะไกลหรือเครือข่ายการตรวจสอบอุปกรณ์ขนาดใหญ่บางเครือข่าย, ความสะดวกในการส่งและวิเคราะห์ข้อมูลสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดการได้อย่างมาก, ลดต้นทุนการบำรุงรักษา, และตรวจจับและจัดการปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ทันท่วงที.

เซ็นเซอร์อุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก, ระบบตรวจสอบอัจฉริยะ, ผู้ผลิตไฟเบอร์ออปติกแบบกระจายในประเทศจีน