Що таке вимірювання температури волоконно -оптичної? Навіщо використовувати волоконно-оптичну систему вимірювання температури INNO

Огляд волоконно-оптичних вимірювань температури
1、 Що є Вимірювання температури волоконно-оптичного волокна
Волоконно-оптичне вимірювання температури — це технологія, яка використовує оптичні волокна як чутливі елементи для вимірювання температури. Оптоволокно, також відомий як оптичне волокно, є широко використовуваним циліндричним діелектричним хвилеводним матеріалом. Суть волоконно-оптичної технології зондування полягає у виявленні цілей за допомогою світла як виміряного носія через волоконно-оптичний зв’язок.

Оптоволоконне вимірювання температури Техніка має кілька видів. Точкове вимірювання температури — це розгортання одного датчика температури в певних ключових областях системи для вимірювання.
1. Флуоресцентне волоконно-оптичне вимірювання температури технологія — це техніка, яка включає покриття флуоресцентної речовини на кінці оптоволоконного кабелю. Шляхом вимірювання часу згасання енергії флуоресценції та використання температурної кореляції власного часу післясвітіння флуоресцентної речовини, можна отримати значення температури виміряної точки. Він підходить для діапазону температур -50-200 ℃ і має точність приблизно ± 1 °C. Він в основному використовується для вимірювання температури всередині електричного обладнання та має характеристики невеликого розміру, легка інтеграція, надійна продуктивність, стійкість до електромагнітних перешкод, хороші теплоізоляційні показники, зручний монтаж, і гнучка мережа.

2. Технологія вимірювання температури волокна з арсеніду галію вбудовує кристалічний матеріал арсеніду галію в дальній кінець волокна як датчик температури, вводить падаюче світло в пристрій ближнього кінця волокна, і отримує параметри температури на зонді, аналізуючи спектр відбитого світла. Його перевага полягає в тому, що температуру зонда отримують шляхом абсолютного спектрального вимірювання, без залучення калібрування на місці. Зонд має хорошу універсальність, а відстань відчуття може перевищувати 500 м. Термін служби джерела світла та довготривала стабільність онлайн-виявлення перевищують 30 Років, але вартість висока.

3. Вимірювання волоконної решітки Брегга
Вимірювання температури в одній точці з’єднується послідовно вздовж напрямку поширення оптичного волокна, щоб сформувати метод вимірювання, який охоплює визначення температури в багатьох точках. Наприклад, у системі вимірювання температури з декількома волоконними бреггівськими гратами, з’єднаними послідовно, кілька бреггівських волокон. Бреггівські решітки з різними центральними довжинами хвиль утворюються експонуванням і травленням ультрафіолетовим випромінюванням уздовж поздовжнього напрямку оптичного волокна.. При зміні температури навколишнього середовища волокна бреггівської решітки змінюються, змінюється також довжина хвилі сигналу відбиття решітки. Ця система має невеликий об'єм зонда, відповідний вигин оптичного шляху, стійкість до електромагнітного випромінювання, і простий у телеметрії. Однак, механічна міцність волокнистої бреггівської решітки низька, і легко пошкоджується в складних умовах роботи. Чутливість демодуляції довжини хвилі також є проблемою. Дрейф довжини хвилі відбитого світла, спричинений підвищенням температури на десятки градусів, не перевищує 1 нм. Повністю розподілене вимірювання означає використання оптичних волокон як каналу для передачі оптичних сигналів і як термочутливого матеріалу для проведення температурних змін.. Розгорнувши пристрій моніторингу та оптоволокно, вартість моніторингу на одиницю довжини волокна може бути зменшена зі збільшенням відстані сприйняття. Це дуже перспективне інженерне рішення для вимірювання температури.

2、 Навіщо використовувати оптоволоконне вимірювання температури

（1） Переваги в особливих умовах

Анти електромагнітні перешкоди
У деяких середовищах із сильними електромагнітними перешкодами, наприклад, навколо високовольтного обладнання в енергосистемах, поблизу великих двигунів, або в місцях із щільним електронним обладнанням, традиційні датчики температури, засновані на вимірюванні електричного сигналу (наприклад, термопари, термістори, Тощо.) будуть впливати електромагнітні перешкоди, що призводить до неточних вимірювань або навіть до неможливості належного функціонування. Оптоволокно саме по собі є оптичним середовищем, а світлові хвилі не створюють електромагнітних перешкод, вони також не бояться електромагнітних перешкод. Тому, Оптоволоконна технологія вимірювання температури може точно вимірювати температуру в таких сильних електромагнітних середовищах, забезпечення достовірності та стабільності результатів вимірювань.
Іскробезпека
У легкозаймистих і вибухонебезпечних середовищах, наприклад місця зберігання нафти та газу в нафтохімічній промисловості та підземні вугільні шахти, традиційні електричні датчики температури можуть генерувати електричні іскри через принцип їх роботи, що включає електричні сигнали, які можуть спричинити серйозні нещасні випадки, такі як вибухи чи пожежі. Оптоволокно виготовляється з ізоляційних матеріалів, таких як скло або пластик, які не заряджені та не генерують електричних іскор під час процесу вимірювання. Тому, Оптоволоконна технологія вимірювання температури має властиві характеристики безпеки та може безпечно вимірювати температуру в цих небезпечних середовищах, ефективне забезпечення безпеки персоналу та обладнання.
Стійкість до корозії
У деяких жорстких хімічних середовищах, наприклад цехи хімічного виробництва та моніторинг обладнання в морському середовищі, повітря може містити корозійні гази або рідини, які можуть викликати корозію традиційних металевих датчиків температури та вплинути на термін їх служби та точність вимірювань. Волоконно-оптичні матеріали мають хорошу корозійну стійкість і можуть стабільно працювати в таких жорстких хімічних середовищах протягом тривалого часу, забезпечення точності та безперервності вимірювання температури.

（2） Переваги у вимірюванні характеристик
Висока точність і висока чутливість
Волоконно-оптична технологія вимірювання температури може досягти високоточного вимірювання температури та відповідати вимогам до точності вимірювання температури в різних складних середовищах. Наприклад, у науково-дослідних експериментах, які дуже чутливі до змін температури, або в моніторингу температури електронних мікросхем, навіть невеликі зміни температури можуть мати значний вплив на результати експериментів або роботу обладнання. Волоконно-оптична технологія вимірювання температури може точно вловлювати ці тонкі зміни температури. Його висока чутливість також дозволяє йому швидко реагувати на зміни температури та надавати своєчасну інформацію про температуру, що має вирішальне значення в деяких прикладних сценаріях, які вимагають високої швидкості реагування на температуру, наприклад моніторинг температури в певних процесах хімічних реакцій.
Моніторинг на великій відстані та багатоточкове вимірювання

Оптоволокно може забезпечити безперервний моніторинг температури протягом десятків і навіть сотень кілометрів, і через a розподілене волоконно-оптичне система вимірювання температури, Моніторинг температури в кількох точках також може бути досягнутий одночасно. Ця характеристика має велике значення в деяких масштабних процесах будівництва інфраструктури та промислового виробництва. Наприклад, у моніторингу дальніх нафтопроводів, оптичні волокна можна прокласти вздовж трубопроводу, щоб контролювати температуру в кількох точках по всьому трубопроводу одночасно, і своєчасно виявляти температурні аномалії, викликані витоками, блокування, або зовнішній вплив навколишнього середовища в трубопроводі; В управлінні температурою великих будівель, оптичні волокна також можна використовувати для моніторингу температури в різних місцях всередині будівлі, досягнення ефективного енергоменеджменту та обслуговування обладнання.

（3） Інші переваги

Може бути пов'язаний з іншими системами
Оптоволоконна система вимірювання температури може бути пов'язана з протипожежним захистом, Системи тривоги, Тощо. При виявленні аномального підвищення температури, система сигналізації може бути спрацьована своєчасно, щоб повідомити відповідний персонал для вжиття заходів. Одночасно, інформація про температуру також може бути надана системі протипожежного захисту для раннього попередження та запобігання до виникнення пожежі. Наприклад, у густонаселених місцях із концентрацією вантажів, таких як великі торгові центри та склади, зв'язок між оптоволоконним вимірюванням температури та системами пожежної сигналізації може ефективно підвищити рівень пожежної безпеки та зменшити втрати від пожеж.

Зручна передача та аналіз даних
Оптоволокно може служити не тільки датчиком температури, але також як середовище для вимірювання та передачі температури, можливість віддаленої передачі даних і полегшення користувачам дистанційного перегляду та обробки результатів вимірювань. І він може аналізувати зібрані дані про температуру для легкого усунення несправностей. У деяких мережах віддаленого моніторингу або великомасштабних мереж моніторингу пристроїв, зручність передачі та аналізу даних може значно підвищити ефективність управління, зменшити витрати на технічне обслуговування, а також вчасно виявляти та вирішувати потенційні проблеми.