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. Örneğin, 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. Overall, zorlu ortamlarda çalışmaya çok uygundur. Sıcaklık ölçüm aralığı -55 °C -+125 °C, değerinden küçük veya eşit sıcaklık ölçüm hatasıyla 0.5 °C tüm aralıkta. Sıcaklık ölçüm çözünürlüğü ± 0.1 °C, sıcaklık ölçüm döngüsü 45 saniye, prob sıcaklık aralığı -100 °C -+260 °C, lif uzunluğu 50 m'den az veya eşittir (çok modlu fiber), arayüz yöntemi ST arayüzüdür, pil ömrü 4.5 yıllar, çalışma sıcaklığı -40 °C -+80 °C, ve prob boyutu 8 (çap) mm × 200 (uzunluk) mm. Ek olarak, AF28-optic3000 var (kütüphane numarası: M178113) modeli fiber optik sıcaklık sensörü 2, ± sıcaklık doğruluğuna sahip olan 0.5 °C, SC fiber optik arayüz, sıcaklık ölçüm aralığı -40 °C -+125 °C veya -40-+200 °C (kullanıcı tarafından seçilebilir), sıcaklık çözünürlüğü 12 bitler (0.0625 °C), ve sıcaklık ölçüm hızı 10 saniye veya 45 saniye (kullanıcı tarafından seçilebilir). These different models can monitor temperature for different operating conditions under their respective parameters.

2、 Characteristics and requirements of temperature monitoring in high temperature and harsh environments

（1） Characteristics of temperature monitoring in high temperature and harsh environments
Environmental complexity
In high-temperature and harsh environments, there are often multiple complex factors involved. Örneğin, around some industrial furnaces, in addition to high temperatures, there may also be pollutants such as dust and corrosive gases. Near the furnace of a steel smelting plant, a large amount of dust particles are emitted into the surrounding environment along with the hot air, which may adsorb onto the temperature sensor and interfere with its normal operation. Bu sırada, 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. Örneğin, 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, the temperature rapidly rises from room temperature to thousands of degrees Celsius during engine start-up and operation. At the combustion chamber of the engine, the temperature can reach around 2000-3000 °C, while outside the engine body, the temperature may be close to room temperature. Such a huge temperature difference places high demands on the adaptability of temperature monitoring equipment.
In some high-temperature kilns, the temperature inside the kiln needs to be precisely controlled between several hundred degrees and over a thousand degrees during ceramic firing. From the preheating stage of the kiln to different stages of firing, the temperature rise and stability need to be strictly monitored, with temperature changes ranging from tens of degrees Celsius to thousands of degrees Celsius, 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. Örneğin, 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. Fiber optik sıcaklık sensörleri için, 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
Yüksek sıcaklık dayanımı
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. Örneğin, in a glass melting plant, the temperature inside the furnace can reach up to around 1600 °C, ve sensörlerin bu tür yüksek sıcaklıktaki ortamlara doğrudan veya dolaylı olarak maruz kalması gerekir. Malzemeleri bu sıcaklıkta sabit fiziksel ve kimyasal özellikleri koruyabilmelidir.. Bu, sensörün yapısal malzemelerini gerektirir, muhafaza ve dahili algılama elemanları gibi, yüksek sıcaklığa dayanıklı özel malzemelerden yapılacaktır. Örneğin, Sensörler için harici koruyucu kapaklar veya dahili anahtar algılama bileşenleri için taşıyıcı olarak seramik ve yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımlar gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerin kullanılması.
yüksek güvenilirlik
Yüksek sıcaklık ve zorlu ortamlarda ekipman bakımının zorluğu nedeniyle, sıcaklık sensörlerinin yüksek güvenilirliğe sahip olması gerekir. Bu, uzun süreli çalışma sırasında sensör arızası olasılığının çok düşük olduğu anlamına gelir, ve sıcaklığı sürekli ve istikrarlı bir şekilde ölçebilir. Örneğin, in scientific research near deep-sea hydrothermal vents, sensors may need to work continuously for months or even years in high-temperature, high-pressure, 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.
yüksek hassasiyet
In high-temperature and harsh environments, many industrial production processes require extremely high precision in temperature control. Taking the photolithography process in semiconductor chip manufacturing as an example, küçük sıcaklık değişiklikleri bile fotorezistin kimyasal reaksiyon hızını ve çip modellerinin doğruluğunu etkileyebilir. Bu işlem ± dahilinde sıcaklık hatası kontrolünü gerektirir 1 birkaç yüz santigrat derecelik bir ortamda. Bu nedenle sıcaklık sensörlerinin üretimde veya deneyde ürün kalitesini garantilemek için yüksek hassasiyette ölçümler sunabilmesi gerekir.. Bu, sensörün ölçüm prensibinin ve kalibrasyon algoritmasının çok doğru olmasını gerektirir.. Örneğin, Fiber optik sıcaklık sensörleri, hassas dalga boyu tespiti veya ışık yoğunluğu ölçümü yoluyla sıcaklık ölçüm doğruluğunu artırmak için optik prensipleri kullanır.
İyi anti-parazit yeteneği
Daha önce de belirtildiği gibi, yüksek sıcaklık ve zorlu ortamlarda çeşitli girişim faktörleri vardır. Sensors need to have good anti-interference ability to address these issues. Örneğin, 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. Fiber optik sıcaklık sensörleri için, 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

Petrokimya endüstrisi
Petrokimya rafineri ünitelerinde, çok sayıda yüksek sıcaklık reaksiyon kabı ve boru hattı bulunmaktadır. Örneğin, ham petrolün damıtılması sürecinde, damıtma kulesinin iç sıcaklığına ulaşabilir 300-400 °C. Fiber M fiber optik sıcaklık sensörleri, sıcaklığı gerçek zamanlı olarak izlemek için reaktörün içine veya boru hattının dışına monte edilebilir. Korozyona karşı dayanıklılığı nedeniyle, yüksek sıcaklık dayanımı, ve elektromanyetik girişim direnci, petrol ve gazla dolu ortamlarda uzun süre stabil çalışabilir, yüksek sıcaklıklar, ve korozyon riskleri. Sıcaklığı doğru bir şekilde izleyerek, ham petrolün damıtma süreci daha iyi kontrol edilebilir, Petrol ürünlerinin kalitesini ve verimini artırmak. Geleneksel elektronik sıcaklık sensörleri kullanılıyorsa, petrol ve gaz ortamı patlama riski oluşturabilir, ve elektronik bileşenler kolayca paslanır ve hasar görür. Tersine, Fiber optik sıcaklık sensörleri daha yüksek güvenlik ve güvenilirliğe sahiptir.
Havacılık alanı
Uçak motorlarının test edilmesi ve çalışmasının izlenmesinde, Motorun içindeki türbin kanatlarının etrafındaki sıcaklık son derece yüksektir. Örneğin, yüksek performanslı bir jet motorunun yanma odasının çıkışında, gaz sıcaklığı aşılabilir 2000 °C. Fiber M fiber optik sıcaklık sensörleri, bu kadar yüksek sıcaklıklarda kanatların yakınındaki sıcaklığı ölçebilir, Motor performansının değerlendirilmesi ve optimizasyonu için doğru sıcaklık verilerinin sağlanması. Havacılık ve uzay ekipmanının çalışma ortamının karmaşıklığı nedeniyle, yüksek hızlı hava akışı dahil, güçlü elektromanyetik radyasyon, vesaire., küçük boyut, yüksek anti-parazit yeteneği, 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, titreşim, and electromagnetic interference in the smelting workshop, the non-contact measurement method, parazit önleme yeteneği, 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.