Сцэнары прымянення і перавагі люмінесцэнтнай валаконна-аптычнай сістэмы вымярэння тэмпературы

Валаконна-аптычны датчык тэмпературы, Інтэлектуальная сістэма маніторынгу, Распаўсюджаны вытворца оптавалакна ў Кітаі

Флуарэсцэнтныя валаконна-аптычныя тэрмометры - гэта прылады для вымярэння тэмпературы, заснаваныя на з'яве фоталюмінесцэнцыі флуоресцентных матэрыялаў. У параўнанні з традыцыйнымі метадамі вымярэння тэрмапары, гэтыя прылады ўстойлівыя да электрамагнітных перашкод, карозія, а таксама асяроддзя з высокай тэмпературай і ціскам. Яны здольныя вызначаць тэмпературу ў рэжыме рэальнага часу ў суровых знешніх умовах, прадстаўляючы шырокія перспектывы прымянення. Флуарэсцэнтная валаконна-аптычная сістэма вымярэння тэмпературы Hua Guang Tian Rui, распрацаваны з выкарыстаннем тэхналогіі флуарэсцэнтнай валаконна-аптычнай тэрмаметрыі, высвятляе унікальныя перавагі гэтай тэхналогіі перад іншымі метадамі вымярэння тэмпературы. У гэтым артыкуле разглядаюцца прынцыпы працы флуарэсцэнтнага валаконна-аптычнага тэрмометра, аналізуе ключавыя фактары, якія ўплываюць на вымярэнне тэмпературы, і ўсталёўвае тэарэтычную аснову канструкцыі прылады. Прадстаўлена інтэграваная канструкцыя тэрмометра, уключаючы оптыку, схематэхніка, праграмнае забеспячэнне, структурныя кампаненты, і алгарытмы. Магчымасць агульнага рашэння пацверджана з дапамогай параўнальных эксперыментаў па вымярэнні тэмпературы, прааналізаваны з фактычнымі дадзенымі. Нарэшце, рэзюмэ і перспектывы для валаконна-аптычнай сістэмы вымярэння тэмпературы прапануюцца, прапаноўваючы напрамкі і ідэі для будучых паляпшэнняў.

Тэхнічныя аспекты флуоресцентного валаконна-аптычнага тэрмометра:

(1) Ключавыя тэхналогіі ў оптыка-механічных структурах:

Выкарыстанне аднаго валакна як для перадачы сігналу ўзбуджэння, так і для флуоресцентного сігналу, памяншэнне аб'ёму інструмента і страты флуарэсцэнцыі.

Выкарыстанне аптычных фільтраў для адрознення ўзбуджальнага святла ад флуарэсцэнцыі.

Перадавыя метады герметызацыі флуарэсцэнтнага валаконна-аптычнага зонда.

(2) Ключавыя тэхналогіі ў схеме дэмадуляцыі:

Дынамічная рэгуляванне ўваходнага сігналу для дасягнення перыядычнага пераключэння крыніцы святла і рэгулявання выхадны магутнасці, ускосна дасягаючы мадуляцыі амплітуды сігналу выбаркі.

Прымяненне адкарэктаваных сігналаў для ўзмацнення і карэкцыі зрушэння сігналу выбаркі.

Упарадкаванне кампанентаў схемы, інтэграцыйны кантроль, апрацоўка, і функцыі сувязі ў адным чыпе, палягчэнне мініяцюрызацыі тэрмометра.

Выкарыстанне алгарытмаў падганяння для разліку часу жыцця флуарэсцэнцыі і пераўтварэння яго ў тэмпературу.

Прымяненне алгарытмаў фільтрацыі да вынікаў жыцця флуарэсцэнцыі для памяншэння памылак і павышэння дакладнасці выхаду.

Канструкцыя флуоресцентного валаконна-аптычнага тэрмометра:

Аптычны шлях флуарэсцэнтнага зонда выкарыстоўвае перадавыя тэхналогіі ў параўнанні з традыцыйнымі схемамі абароны, павышэнне гнуткасці і герметычнасці зонда.

Электрычныя характарыстыкі кампанентаў дэмадулятара змяняюцца ў залежнасці ад тэмпературы. Дынамічная рэгуляванне сігналу дадаецца ў схему, каб стабілізаваць форму хвалі і збалансаваць дакладнасць супраць памылак.

У сегменце апрацоўкі дадзеных, для эфектыўнага скарачэння памылак і павышэння дакладнасці вынікаў прапануецца кампазітны метад фільтрацыі.

У праграмным сегменце, разнастайныя рэжымы працы і канфігурацыі счытвання параметраў прызначаны для паляпшэння адаптыўнасці сістэмы.

Абгрунтаванне выкарыстання флуарэсцэнтнай валаконна-аптычнай тэрмаметрыі:

Тэмпература з'яўляецца важным арыенцірам у паўсядзённым вытворчасці і жыцці. З бесперапынным тэхналагічным прагрэсам і развіццём грамадства, патрабаванні да дакладнасці ў прамысловай вытворчасці і паўсядзённым жыцці становяцца ўсё больш жорсткімі. Напрыклад, вытворчасць сталі патрабуе строгага кантролю тэмпературы ад апрацоўкі сыравіны да вытворчасці жалеза, ліццё, і пракаткі. Аналагічна, у паўсядзённым жыцці, маніторынг і кантроль тэмпературы маюць вырашальнае значэнне для бяспекі і густу свежай ежы падчас транспарціроўкі. Такім чынам, важнасць дакладнага вымярэння тэмпературы відавочная. Паколькі тэхнічныя патрабаванні становяцца больш спецыялізаванымі і ўдакладненымі, попыт на спецыяльныя прыборы для вымярэння тэмпературы для розных спецыялізаваных асяроддзяў і асаблівых патрэб таксама расце. У асаблівых і экстрэмальных умовах навакольнага асяроддзя, а таксама ў адпаведнасці з патрабаваннямі хуткага дынамічнага рэагавання, дыстанцыйнае вымярэнне, і шматкропкавае вымярэнне, традыцыйнае вымярэнне тэмпературы і перадача сігналу ўсё больш не ў стане задаволіць гэтыя складаныя ўмовы.

Роля флуарэсцэнтнай валаконна-аптычнай тэрмаметрыі:

Традыцыйныя прылады для вымярэння тэмпературы сутыкаюцца з практычнымі цяжкасцямі ў многіх спецыяльных умовах вымярэння, такія як суровыя ўмовы, такія як карозія, высокі ціск, абмежаваныя прасторы, або вобласці з моцнымі электрамагнітнымі перашкодамі, як кантроль тэмпературы рухавікоў або высакавольтных трансфарматараў. Рашэнне гэтых праблем, новыя датчыкі тэмпературы, як правіла, павінны мець устойлівасць да моцных электрамагнітных перашкод, добрыя цеплаізаляцыйныя ўласцівасці, хуткі адказ, і кампактныя памеры. Са з'яўленнем розных новых матэрыялаў, працэсы, і метады вымярэння, з'явілася шмат новых відаў прыбораў для вымярэння тэмпературы. Сярод іх прыборы для вымярэння тэмпературы на аснове оптавалаконнай сувязі.

Да з'яўлення валаконна-аптычнай тэхналогіі вымярэння флуарэсцэнцыі, розныя метады вымярэння тэмпературы ўжо існавалі. Першы ртутны тэрмометр быў створаны ў в 1714, на аснове тэхналогіі вымярэння пашырэння, якая працуе па прынцыпе цеплавога пашырэння і сціску; аб'ём ртуці змяняецца з тэмпературай. Шкала ртутнага тэрмометра наглядна паказвае значэнні тэмпературы. Услед за гэтым, былі распрацаваны іншыя тэхналогіі вымярэння з выкарыстаннем розных матэрыялаў, такіх як газы і металы. З развіццём тэхналогій, развіццё электронікі прадставіла новыя ідэі і метады вымярэння. Тэрмапары, на аснове розных электрычных уласцівасцяў электронных кампанентаў пры розных тэмпературах, з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванай сёння тэхналогіяй вымярэння тэмпературы. Акрамя таго, тэхналогія аптычнай сувязі прадставіла новы кірунак вымярэння тэмпературы. Інфрачырвоныя вымяральныя прыборы могуць вымяраць тэмпературу на адлегласці і на вялікай плошчы, выкарыстоўваючы розныя ўласцівасці цеплавога выпраменьвання аб'ектаў пры розных тэмпературах, а таксама ўскосныя метады вымярэння з выкарыстаннем люмінесцэнтных матэрыялаў і рашотак.

Характарыстыкі розных сістэм вымярэння тэмпературы

У гэтым артыкуле разглядаюцца асаблівасці розных сістэм вымярэння тэмпературы, падкрэсліваючы іх адпаведныя перавагі і недахопы. Ад недарагіх і простых сістэм на аснове пашырэння да складанай флуарэсцэнтнай валаконна-аптычнай тэрмаметрыі, кожная тэхналогія прапануе унікальныя перавагі і стварае розныя праблемы. Даследаванне таксама паглыбляецца ў прымяненне флуарэсцэнтных валаконна-аптычных сістэм вымярэння тэмпературы, якія высока цэняцца ў розных галінах, уключаючы медыкаментознае лячэнне, кантроль тэмпературы трансфарматара, і высакавольтных прыкладанняў. Са з'яўленнем новых матэрыялаў і пастаянным пашырэннем абласцей прымянення, патэнцыял для далейшага развіцця прадукцыйнасці датчыкаў велізарны. З'яўленне новых адчувальных матэрыялаў адкрывае новыя магчымасці для распрацоўкі датчыкаў, абяцаюць значную ролю флуарэсцэнтнай валаконна-аптычнай тэхналогіі вымярэння тэмпературы ў спецыялізаваных галінах.

Сістэма вымярэння тэмпературы на аснове пашырэння:

Перавагі:

Эканамічна выгадна.

Зручнае кіраванне і чытанне.

Просты, простая ў вырабе канструкцыя.

Недахопы:

Нізкая дакладнасць.

Схільны да пашкоджанняў.

Не хапае магчымасцяў аўтаматызацыі.

Інфрачырвоная сістэма цеплавізійнага вымярэння тэмпературы:

Перавагі:

Бескантактавае вымярэнне тэмпературы.

Зручнае выкарыстанне.

Нізкі кошт.

Недахопы:

Высокая хібнасць.

Вымярае толькі тэмпературу паверхні.

Выдаткі на ручную праверку.

Бесправадная сістэма вымярэння тэмпературы:

Перавагі:

Лёгкая ўстаноўка.
Нізкі кошт.
Недахопы:

Дрэнная надзейнасць; працуе ад батарэі з кароткім тэрмінам службы і высокім узроўнем ілжывых трывог.

Можа паўплываць на працу ізалятараў.

Вялікі памер датчыка можа паўплываць на рассейванне цяпла, якія ўяўляюць небяспеку для асноўнага абсталявання.

Сістэма вымярэння тэмпературы з валаконнай брэггаўскай рашоткай:

Перавагі:

Дазваляе квазіразмеркаванае вымярэнне тэмпературы, падыходзіць для далёкіх вымярэнняў і вымярэнняў на вялікай плошчы.

Выкарыстоўвае валаконна-аптычную тэхналогію, устойлівы да электрамагнітных перашкод.

Добрыя цеплаізаляцыйныя ўласцівасці.

Недахопы:

Вялікія датчыкі ўскладняюць мантаж.

Нізкая надзейнасць; рашоткі схільныя дэсенсібілізацыі і выхаду з ладу.

Кароткі тэрмін службы.

Несумяшчальна з выкананнем індывідуальнага кабінета; не хапае лакальных магчымасцей адлюстравання.

дорага.

Флуарэсцэнтная валаконна-аптычная сістэма вымярэння тэмпературы:

Перавагі:

Бяспечны і надзейны, без каліброўкі з выдатнай паслядоўнасцю, ўзаемазаменнасць, і стабільнасць.

Доўгі тэрмін службы, не патрабуе абслугоўвання.

Невялікі памер зонда, здольны пранікаць у крыніцы цяпла для дакладнага кантролю.

Устойлівы да электрамагнітных перашкод з добрымі ізаляцыйнымі ўласцівасцямі.

Дазваляе лакальнае адлюстраванне, лёгкая інтэграцыя ў сістэмы кіравання.

Простая ўстаноўка.

Флуарэсцэнтная тэхналогія вымярэння тэмпературы, на аснове фоталюмінесцэнцыі люмінесцэнтных матэрыялаў, пераўтворыць тэмпературныя сігналы ў аптычныя. Выкарыстанне эфектыўнасці валаконнай оптыкі для перадачы сігналу, гэта эфектыўна дасягае рэжыму рэальнага часу, вымярэнне тэмпературы на вялікай адлегласці. Гэтая тэхналогія атрымала ў спадчыну перавагі валаконна-аптычнага зандзіравання і, у параўнанні з іншымі метадамі вымярэння, прапануе дадатковыя перавагі, такія як устойлівасць да карозіі, кампактныя памеры, і зніжэнне электрамагнітных перашкод. Акрамя таго, характарызуецца працяглым тэрмінам службы, эксплуатацыя без абслугоўвання, і добрая стабільнасць і паслядоўнасць. Дадаткова, сістэма мае дысплей у рэжыме рэальнага часу, прастата інтэграцыі ў іншыя сістэмы, і простая ўстаноўка.

Сцэнарыі прымянення флуарэсцэнтных валаконна-аптычных сістэм вымярэння тэмпературы:

Флуарэсцэнтная тэхналогія вымярэння тэмпературы, з яго ўстойлівасцю да электрамагнітных перашкод, невялікі памер, добры дынамічны водгук, ўстойлівасць да карозіі, вялікія адлегласці перадачы, і нізкія страты перадачы, выйшла за рамкі звычайнага маніторынгу і вымярэння тэмпературы ў паўсядзённым вытворчасці і жыцці. Сферы яго прымянення цяпер ўключаюць спецыялізаваныя і запатэнтаваныя асяроддзя, такія як мікрахвалевае награванне ў медыцынскіх прымяненнях, вызначэнне ўнутранай тэмпературы ў трансфарматарах, і кантроль тэмпературы на падстанцыях, прыцягваючы значную ўвагу і даследаванні з боку навукоўцаў.

У трансформерах, празмернае цяпло, якое вылучаецца падчас працы, можа паўплываць на працу розных кампанентаў, змяненне грузападымальнасці, эксплуатацыйная надзейнасць, і працягласць жыцця. У цяперашняй сістэме ўлады, масляныя трансфарматары шырока выкарыстоўваюцца. Тонкая структура валаконна-аптычнага флуарэсцэнтнага зонда дазваляе ўсталёўваць яго на шпулькі трансфарматара, мінімізацыя затрымкі маніторынгу даных і павышэнне дакладнасці маніторынгу.

Маніторынг тэмпературы шафы высокага напружання з дапамогай сістэмы вымярэння тэмпературы з дапамогай флуоресцентной валаконна-аптычнай сістэмы:

Высокавольтныя шафы звычайна выкарыстоўваюцца ў электрычных сістэмах для кіравання падключэннямі і адключэннямі напружання. Асноўнымі кропкамі вымярэння тэмпературы ў гэтых шафах з'яўляюцца кантактныя швы, якія звычайна размяшчаюцца ў вузкіх памяшканнях. Кампактны памер і тонкая форма валаконна-аптычных флуарэсцэнтных зондаў дазваляюць іх лёгка згінаць і ўстаўляць у гэтыя абмежаваныя прасторы, дзе яны могуць быць прымацаваныя да стацыянарных кантактаў без уплыву на нармальную працу абсталявання, тым самым павышаючы бяспеку. Акрамя таго, флуарэсцэнтная валаконна-аптычная тэхналогія вымярэння тэмпературы таксама прымяняецца пры разведцы вугалю і нафты і ў прамысловай вытворчасці для доўгатэрміновых сцэнарыяў строгага кантролю тэмпературы, напрыклад, захоўванне такіх матэрыялаў, як нафта і прыродны газ.

Даследаванні тэхналогіі валаконна-аптычнага вымярэння тэмпературы флуарэсцэнцыі працягваліся шмат гадоў. Са з'яўленнем новых прылад і пашырэннем абласцей прымянення, ёсць яшчэ значныя магчымасці для развіцця прадукцыйнасці датчыка. Дадаткова, Пастаянны прыток матэрыялаў з найвышэйшай прадукцыйнасцю і новых адчувальных матэрыялаў прапануе новыя варыянты дызайну датчыкаў. Як перспектыўная тэхналогія, валаконна-аптычны флуарэсцэнтны датчык тэмпературы можа шырока прымяняцца ў спецыяльных галінах, напрыклад, медыцынскае лячэнне, маніторынг высакавольтнага электраабсталявання, металургічная апрацоўка, і аэракасмічная для онлайн вызначэння тэмпературы. Таму, стварэнне ўсёабдымнай сістэмы тэорый для валаконна-аптычнага выяўлення тэмпературы флуарэсцэнцыі і забеспячэння простага, практычная тэхналогія мае вырашальнае значэнне для павышэння ўзроўню навуковага абсталявання ў гэтай галіне ў Кітаі.