الشركة المصنعة لمستشعر درجة حرارة الألياف البصرية, دليل 2025

كيفية اختيار مصنع مخصص ل مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية

عند اختيار مصنع مخصص لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية, المفتاح هو مراعاة عوامل متعددة بشكل شامل لضمان اختيار المورد الذي يناسب احتياجاتك. فيما يلي بعض معايير الاختيار الرئيسية والشركات المصنعة الموصى بها:

معيار لاختيار مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية
1. مجالات التطبيق القابلة للتطبيق: تحديد سيناريوهات التطبيق بوضوح, مثل بيئات التردد الكهرومغناطيسي / الراديو, متطلبات عالية الدقة, بيئات التثبيت الخاصة (المساحات الضيقة), الاشتعال, البيئات المتفجرة أو المسببة للتآكل, الخ.
2. نقاط القياس وأنواعها: اختار “توزيع” أو “نقطة واحدة” أجهزة الاستشعار وفقا لاحتياجات القياس الخاصة بك. مستشعرات أحادية النقطة مناسبة للمواقف التي تقل فيها عن 50 نقاط القياس, في حين أن أجهزة الاستشعار الموزعة مناسبة للمواقف التي تحتوي على أكثر من 50 نقاط القياس.
3. نطاق درجة حرارة القياس: تحديد نطاق قياس درجة الحرارة الذي تحتاجه, مما سيؤثر على اختيار أجهزة الاستشعار.
متطلبات الدقة والدقة: تنقسم دقة قياس درجة الحرارة إلى مستويات مختلفة, ومستوى الدقة المناسب 1 يمكن اختيارها وفقا لاحتياجاتك الخاصة.
نوع عمل 5 "التحقيق: اختر نوع المسبار المناسب وفقا لسيناريو التطبيق الخاص بك, مثل نوع الغمر, نوع الاتصال, أو النوع الطبي.

1、 عملية إنتاج مخصصة لمستشعر درجة حرارة الألياف البصرية

(1) تحليل المتطلبات والتخطيط
تحديد متطلبات التخصيص
في المرحلة الأولى من تخصيص مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, من الضروري أن يكون لديك تواصل متعمق مع العملاء. على سبيل المثال, إذا كان العميل ينوي استخدام أجهزة استشعار لمراقبة درجة حرارة معدات الطاقة, مثل مراقبة درجة حرارة التلامس للمفاتيح الكهربائية, يحتاجون إلى التركيز على متطلبات القدرة على التكيف والدقة لأجهزة الاستشعار مع بيئات الجهد العالي. بسبب الجهد العالي والمساحة المدمجة داخل مجموعة المفاتيح الكهربائية, قد تشير التغيرات الصغيرة في درجة حرارة التلامس إلى مشكلات في التوصيل الكهربائي, لذلك تحتاج المستشعرات إلى دقة عالية وأداء عزل. يمكن للعملاء أيضا طلب نطاقات قياس محددة, مثل نطاق درجة الحرارة العادية للكائن الخاضع للمراقبة بين -20 درجة مئوية و 100 درجة مئوية, لكن ارتفاع درجة الحرارة غير الطبيعية في بعض الأحيان تصل إلى 150 درجة مئوية. لذلك, يجب أن تغطي مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية المخصصة على الأقل نطاق -20 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية.
في نفس الوقت, قد يكون لدى العملاء متطلبات خاصة للأبعاد الخارجية وأنواع واجهة الاتصال لأجهزة الاستشعار. إذا كنت ترغب في دمج المستشعر في نظام مراقبة أتمتة موجود, تحتاج إلى تخصيص طريقة الاتصال الخاصة ب مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية وفقا لأنواع واجهة الاتصال التي يدعمها النظام, والتي قد تكون واجهة RS485 أو واجهة إيثرنت.
تطوير الحلول التقنية
تحديد نوع تقنية قياس درجة حرارة الألياف الضوئية التي يجب استخدامها بناء على المتطلبات, مثل اختيار تقنية الألياف البصرية الفلورية أو الألياف البصرية الموزعة تقنية قياس درجة الحرارة على أساس مبدأ تشتت رامان. إذا كان قياس درجة حرارة نقطة واحدة عالي الدقة مطلوبا في سيناريوهات التطبيق, مثل مراقبة درجة حرارة المكونات الرئيسية لمحركات الطائرات, قد تكون مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية أكثر ملاءمة; إذا كان سيتم قياس توزيع درجة الحرارة على مساحة كبيرة, مثل مراقبة درجة حرارة خط أنابيب النفط لمسافات طويلة, قياس درجة حرارة الألياف البصرية الموزعة سيكون للتكنولوجيا المزيد من المزايا.
تحديد المؤشرات الفنية المختلفة, مثل دقة القياس المقصودة ± 0.5% (أعلى من معيار ± 1%), حل 0.05 (أعلى من معيار 0.1), وتحديد ما إذا كانت طريقة معايرة المستشعر هي معايرة تلقائية بالكامل أو تحتفظ ببعض وظائف المعايرة اليدوية.
تحديد تصميم مسبار الألياف الضوئية بناء على بيئة التثبيت. إذا تم تطبيقه على المساحة الداخلية للمعدات الضيقة والمنحنية, مثل مراقبة درجة الحرارة عند فجوة بعض صواني الكابلات الداخلية للمحرك الكبير, من الضروري تخصيص مجسات الألياف البصرية بأقطار أصغر (مثل قطر لا يقل عن 500 ميكرومتر) والانحناء المرن, وتحديد طول كابل الألياف الضوئية, النظر فيما إذا كانت هناك حاجة إلى أغطية واقية إضافية في هذه البيئة.
(2) تحضير المواد الخام
اختيار الألياف الضوئية
حدد الألياف الضوئية بناء على نوع المستشعر. من أجل مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, سيتم استخدام الألياف الضوئية المحفورة بحواجز شبكية براج; لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية, يتم استخدام الألياف الضوئية التي تحتوي على مواد فلورية محددة. إذا كانت أجهزة الاستشعار المخصصة بحاجة إلى العمل في بيئات ذات درجة حرارة عالية, مثل مراقبة درجة حرارة الفرن في صناعة المعادن, يجب اختيار ألياف الكوارتز الضوئية المقاومة لدرجات الحرارة العالية. وإذا كانت مسافة القياس بعيدة, مثل مراقبة درجة حرارة خطوط النقل على بعد عدة كيلومترات, يجب أيضا مراعاة خصائص فقدان الإرسال للألياف الضوئية, ويجب اختيار الألياف الضوئية منخفضة الخسارة لضمان دقة واستقرار نقل الإشارة.
يجب أيضا اختيار مادة الطلاء للألياف الضوئية وفقا لبيئة الاستخدام. إذا كان سيتم استخدام أجهزة الاستشعار في البيئات الرطبة أو المسببة للتآكل كيميائيا, مثل قياس درجة الحرارة بالقرب من خطوط أنابيب معينة في صناعة البتروكيماويات, مطلوب مواد طلاء مقاومة للماء ومقاومة للتآكل.
تحضير مواد أخرى
المواد المطلوبة لإعداد مجسات الألياف الضوئية ضرورية أيضا. إذا كان مسبار الألياف الضوئية بحاجة إلى الاتصال بالوحدة الإلكترونية الضوئية, مثل استخدام موصلات ST, يجب إعداد المواصفات المقابلة لموصلات ST, والتي يجب أن تضمن استقرار الاتصال والنقل الجيد للأداء البصري. إذا كان مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية متعدد القنوات مخصصا, ومن الضروري أيضا مراعاة مواد المكونات البصرية ذات الصلة اللازمة لتعدد إرسال الإشارات متعددة القنوات وإزالة تعدد الإرسال, مثل مضاعفات تقسيم الطول الموجي, قارنات التوصيل, الخ. لمواد الإسكان لأجهزة الاستشعار, إذا تم تطبيقه في البيئات الخارجية التي قد تكون عرضة للتصادم, مثل مراقبة درجة حرارة المعدات الخارجية في المحطات الفرعية, من الضروري اختيار مواد متينة ومقاومة للعوامل الجوية (مقاومة لأشعة الشمس المباشرة, تآكل الرياح والأمطار, الخ.), مثل اللدائن الهندسية أو المعادن.
(3) عملية التصنيع
معالجة الألياف البصرية
إذا كان مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية الموزع يعتمد على مبدأ تشتت رامان, تتمثل الخطوة الأولى في معالجة نهاية الألياف البصرية بحقن نبض الليزر من أجل حقن نبضات الليزر ذات التردد والطاقة المحددين بشكل فعال. قد يتضمن ذلك قطع وتلميع الوجه النهائي للألياف البصرية لتحقيق تسطيح معين لتوصيل اقتران الألياف البصرية. أثناء العملية, من الضروري التأكد من أن الوجه النهائي للألياف البصرية نظيف وخالي من الشوائب. لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية, تتطلب الكتابة الشبكية معدات متخصصة, مثل أجهزة الكتابة فوق البنفسجية, لإنتاج حواجز شبكية وفقا لفترات صريف محددة مسبقا ومتطلبات الانعكاسية. من الضروري التحكم الصارم في الظروف البيئية مثل درجة حرارة الكتابة والضغط, بالإضافة إلى معلمات العملية مثل شدة الأشعة فوق البنفسجية ووقت التعرض, لضمان أن حواجز شبكية محفورة لديها أداء بصري جيد وموثوقية.
عند صنع مجسات الألياف البصرية, من الضروري دمج أجزاء الألياف البصرية واستشعار درجة الحرارة بدقة. على سبيل المثال, في إنتاج مجسات مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية, من الضروري توصيل الجزء الذي يحتوي على مواد أرضية نادرة حساسة لدرجة الحرارة بشكل موثوق بكابل الألياف البصرية, والتأكد من أن الضوء المنقول بواسطة كابل الألياف الضوئية يمكن أن يثير بشكل فعال المواد الأرضية النادرة الحساسة لدرجة الحرارة لتوليد إشارات ضوئية تحتوي على معلومات درجة الحرارة. لجزء الحافة, قد تكون هناك حاجة إلى بعض الكسوة أو معالجة التعزيز لمنع تلف مسبار الألياف البصرية أثناء الاستخدام.
تجميع المستشعر
قم بتجميع قسم مسبار الألياف البصرية باستخدام وحدة التحويل الكهروضوئية. إذا كان مستشعر متعدد القنوات, من الضروري ضمان الاتصال الصحيح بين الألياف الضوئية لكل قناة وأجهزة الكشف الكهروضوئية المقابلة, مضخمات الإشارة, ومكونات أخرى في وحدة التحويل الكهروضوئية, ولضمان دقة المحاذاة البصرية لتقليل فقدان الإشارات الضوئية أثناء عملية التحويل وتحسين الحساسية. بعد ذلك, قم بتثبيت قسم دائرة معالجة الإشارات, مثل ترتيب دائرة التضخيم, دائرة الترشيح, دائرة التحويل التناظرية إلى الرقمية, الخ. مع وحدة التحويل الكهروضوئية بطريقة معقولة, وإجراء لحام الدائرة, تصحيح, والعمليات الأخرى. لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية مع غلاف, من الضروري تثبيت المكونات المجمعة داخليا داخل الغلاف وضمان التثبيت والختم المناسبين لمنع دخول الغبار الخارجي والرطوبة والتأثير على أداء المستشعر.
(4) الاختبار والمعايرة
اختبار الأداء
إجراء اختبار الأداء الأساسي على أجهزة الاستشعار, بما في ذلك اختبار دقة القياس. على سبيل المثال, في بيئة درجة حرارة قياسية (مثل استخدام حمام زيت بدرجة حرارة ثابتة أو صندوق درجة حرارة ثابت دقيق لضبط درجة الحرارة المرجعية), يتم تعيين نقاط درجة حرارة مختلفة متعددة, تتراوح من درجة حرارة منخفضة إلى عالية, ويتم قراءة قياسات المستشعر ومقارنتها بقيم درجة الحرارة القياسية المعروفة لحساب الانحرافات, ضمان دقة القياس يلبي متطلبات التصميم المخصص.
عند اختبار الدقة, يمكن استخدام التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة كطريقة اختبار, مثل استخدام الدقة تحكم في درجة الحرارة لتوليد تغيرات في درجات الحرارة 0.01-0.02 درجة مئوية, لمعرفة ما إذا كان المستشعر يمكنه التمييز بشكل فعال بين هذه التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة. في نفس الوقت, اختبار الحساسية عن طريق تغيير درجة حرارة بيئة القياس لرفعها أو خفضها بمعدل معين (مثل 1 درجة مئوية في الدقيقة), مراقبة سرعة استجابة إشارة خرج المستشعر مع التغيرات في درجات الحرارة, والتأكد من أنه يمكن أن يعكس التغيرات في درجات الحرارة بسرعة ودقة.
إجراء اختبار الثبات وإطالة وقت الاختبار, مثل الاستقرار عند درجة حرارة معينة ل 72 ساعات متتالية أو أكثر, أو تدوير درجة الحرارة ضمن نطاق معين, للتحقق من الظواهر غير المستقرة مثل الانجراف في قياسات المستشعر.
المعايره
إذا كان المستشعر يعتمد طريقة المعايرة التلقائية, يجب التحقق من دقة برنامج المعايرة. من خلال محاكاة بيئات درجات الحرارة المختلفة وتشغيل برامج المعايرة, من الممكن التحقق مما إذا كانت نتائج القياس المعايرة ضمن نطاق الخطأ المحدد. لأجهزة الاستشعار المزودة بوظيفة المعايرة اليدوية, من الضروري اختبار أن واجهة المعايرة اليدوية تعمل بشكل صحيح وأن معلمات المعايرة التي تم إدخالها يدويا يمكن أن تغير أداء قياس المستشعر بشكل صحيح. قد يكون من الضروري أيضا المقارنة والمعايرة مع بعض موازين الحرارة القياسية أو أجهزة قياس درجة الحرارة (مثل موازين الحرارة الحرارية عالية الدقة) لضمان دقة المستشعر.

2、 المواد المطلوبة لتصنيع مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية

(1) الألياف البصرية
ألياف الكوارتز البصرية
ألياف الكوارتز هي مادة أساسية شائعة الاستخدام لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية. لديها سلسلة من الخصائص البصرية الممتازة, مثل الخسارة المنخفضة وكفاءة النقل العالية, ويمكنه نقل الإشارات الضوئية بشكل فعال في نطاق الطول الموجي المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة, وهو أمر ذو أهمية رئيسية لضمان جودة نقل الإشارات لأجهزة الاستشعار. في العديد من التطبيقات العملية لقياس درجة حرارة الألياف البصرية, نطاقات القياس التقليدية مثل -40 ° C-200 °C يمكن أن تلبي مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية وأجهزة استشعار الألياف البصرية الكوارتز متطلبات نقل الإشارة. علاوة على ذلك, يرجع ذلك إلى حقيقة أن ألياف الكوارتز تتكون بشكل أساسي من ثاني أكسيد السيليكون, لديها استقرار كيميائي جيد ويمكن أن تقاوم تآكل المواد الكيميائية الخارجية إلى حد ما. على سبيل المثال, في سيناريوهات مراقبة درجة الحرارة حول خطوط الأنابيب الكيميائية, لا داعي للقلق بشأن تآكل الألياف أو تلفها بسبب ملامسة دخان المواد الخام الكيميائية.
تحتوي ألياف الكوارتز أيضا على نقطة انصهار عالية, مما يمنحها مزايا معينة في سيناريوهات التطبيق ذات درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال, في عملية مراقبة درجة حرارة جدران الفرن ذات درجة الحرارة العالية أو قضبان الصلب ذات درجة الحرارة العالية على خط إنتاج المعادن الفولاذية, على الرغم من أن درجة الحرارة بالقرب من جسم الفرن مرتفعة جدا (ربما أعلاه 1000 درجة مئوية), يمكن استخدام ألياف الكوارتز الضوئية لقياس درجة الحرارة ضمن نطاق معين بالقرب من جسم الفرن (طالما أن هناك تدابير وقائية مناسبة لمقاومة الإشعاع الحراري والتأثيرات الحرارية الأخرى) دون إذابة الألياف الضوئية نفسها.
أنواع أخرى من الألياف الضوئية (مثل الألياف المخدرة بشكل خاص أو ألياف صريف براج)
تستخدم الألياف الضوئية المخدرة الخاصة في بعض الأنواع المحددة من مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية. على سبيل المثال, في المستشعرات التي تستخدم خصائص التألق للألياف الضوئية لقياس درجة الحرارة, يتم تخدير عناصر أرضية نادرة محددة في الألياف. أخذ الإربيوم (ايه) المنشطات كمثال, يمكن أن تنتج هذه الألياف المخدرة مضان عندما تثيرها ضوء الطول الموجي المناسب, والكثافة والخصائص الطيفية للمضان لها اعتماد كبير على درجة الحرارة. عن طريق الكشف عن التغيرات في إشارة التألق هذه, يمكن قياس درجة الحرارة. المبدأ هو أنه عندما تتغير درجة الحرارة, يتغير اهتزاز الشبكة حول الذرات داخل الألياف الضوئية, والذي بدوره يؤثر على تخطيط مستوى الطاقة لأيونات العناصر الأرضية النادرة, مما يؤدي إلى تحول الطور أو تغيير الشدة في التألق.
الألياف براج صريف (إف بي جي) الألياف هي نوع خاص من الألياف يتكون من نقش هيكل شبكي في قلب الألياف التقليدية. هذا النوع من الألياف الضوئية هو مادة رئيسية في مستشعرات درجة حرارة صريف الألياف Bragg. سوف يتغير الطول الموجي الانعكاس لشبكة الألياف براج مع درجة الحرارة, ويعتمد مبدأها على التأثير البصري الحراري والتأثير البصري المرن. عندما ترتفع درجة الحرارة, سيتغير معامل الانكسار للألياف وفترة الشبكة, مما يؤدي إلى تحول في الطول الموجي المنعكس. من خلال اكتشاف التغيرات في الطول الموجي المنعكس واستخدام علاقة درجة حرارة الطول الموجي المقابلة, يمكن حساب قيمة درجة الحرارة.
(2) المواد ذات الصلة بالتحقيق
موصلات الألياف البصرية (مثل موصلات ST, موصلات FC, الخ.)
في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, موصلات الألياف الضوئية هي مكونات رئيسية لتوصيل الألياف بالأجهزة الضوئية الأخرى. على سبيل المثال, تتميز موصلات ST بخصائص الإدخال السهل والاتصال الموثوق به. في عملية تصنيع مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, يمكن أن تضمن موصلات ST اقترانا بصريا جيدا بين الألياف البصرية ووحدة التحويل الكهروضوئية. تم تصميم هيكلها الداخلي بعناية, مع الدبوس المركزي الذي يضمن محاذاة دقيقة لقلب الألياف, وهيكل الأكمام الخارجي يوفر قوة اتصال مستقرة. في بعض أجهزة استشعار درجة الحرارة الألياف الضوئية التي يمكن تركيبها وتفكيكها في الموقع, يعد تشغيل التوصيل والفصل البسيط لموصل ST مفيدا لموظفي التركيب والصيانة. على سبيل المثال, في تركيب أجهزة استشعار مراقبة درجة الحرارة داخل معدات المفاتيح الكهربائية في أنظمة الطاقة, إذا تعطل المستشعر ويحتاج إلى استبداله, يمكن لراحة موصل ST فصل الألياف الضوئية وإعادة توصيلها بسرعة دون الحاجة إلى أدوات تشغيل معقدة أو وسائل تقنية.
موصلات FC هي أيضا نوع شائع من موصلات الألياف البصرية. مقارنة بموصلات ST, موصلات FC أكثر تميزا من حيث استقرار الاتصال ودقته, مناسبة بشكل خاص ل مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية التي تتطلب دقة اتصال عالية وتستخدم في بعض بيئات الاهتزاز العالي. يتم تثبيت موصل FC عن طريق شد البراغي, ولن يكون هناك اختلال في الألياف أو انقطاع الإشارة بسبب اهتزاز طفيف أو اهتزاز بعد الاتصال.
مادة استشعار درجة الحرارة النهائية (في أنواع محددة من أجهزة الاستشعار)
لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية, تعتبر المواد الأرضية النادرة المستشعرة لدرجة الحرارة جزءا لا غنى عنه لتحقيق وظائف قياس درجة الحرارة. المواد الزجاجية المخدرة بالإيتربيوم (Yb) والإربيوم (ايه) في نهاية استشعار درجة الحرارة للألياف الضوئية, عندما ينتقل طول موجي معين من الضوء من الألياف إلى هذه النقطة, تتفاعل المواد الأرضية النادرة المستشعرة لدرجة الحرارة مع الضوء لإنتاج مضان, وستتغير شدة وخصائص طيفية لهذا التألق مع درجة الحرارة. وذلك لأن هيكل مستوى الطاقة الإلكتروني للمواد الأرضية النادرة حساس لدرجة الحرارة, ويمكن أن تسبب التغيرات في درجات الحرارة تغيرات في احتمالية انتقالات الإلكترون بين مستويات الطاقة, عرض مستوى الطاقة, الخ., مما يؤثر على إشارة التألق المنبعثة.
في بعض أجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية لامتصاص أشباه الموصلات, مواد أشباه الموصلات (مثل GaAs) تستخدم كمادة استشعار نهائية. عندما يمر الضوء عبر مواد أشباه الموصلات, يحدث الامتصاص الجوهري, وهذا الامتصاص الجوهري يرتبط ارتباطا وثيقا بدرجة الحرارة. عندما ترتفع درجة الحرارة, سيتغير عرض فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات, وبالتالي تغيير خصائص امتصاص الضوء. تظهر شدة الضوء الذي يمر عبر مواد أشباه الموصلات تغيرا يعتمد على درجة الحرارة, ويمكن حساب قيمة درجة الحرارة عن طريق اكتشاف التغير في الشدة.
(3) مواد التحويل الإلكتروني الضوئي ومعالجة الإشارات
كاشف كهروضوئي
في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, تقوم أجهزة الكشف الضوئي بتحويل الإشارات الضوئية التي ترسلها الألياف الضوئية إلى إشارات كهربائية لإدراك معلومات درجة الحرارة ومعالجتها بشكل أكبر. هناك أنواع عديدة من أجهزة الكشف الضوئي, مثل الثنائيات الضوئية PIN من السيليكون, التي يشيع استخدامها. تتميز الثنائيات الضوئية PIN من السيليكون بكفاءة تحويل كهروضوئية عالية في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. ميزتها الهيكلية هي أن طبقة من أشباه الموصلات الجوهرية (أنا طبقة) محصور بين أشباه الموصلات من النوع P والنوع N. عندما يتم تشعيع الضوء المنقول بواسطة الألياف الضوئية على تقاطع PN للصمام الثنائي الضوئي, يتم امتصاص طاقة الفوتون لتوليد أزواج ثقب الإلكترون, وبالتالي تشكيل تيار كهربائي. في مستشعرات درجة حرارة شبكة الألياف البصرية أو بعض مستشعرات الألياف البصرية التي تقيس درجة الحرارة بناء على التغيرات في شدة الضوء, إذا كان مصدر الضوء يستخدم الثنائيات الباعثة للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء (المصابيح), يمكن للثنائيات الضوئية من السيليكون PIN تحويل التغييرات المكتشفة في شدة الضوء بشكل فعال إلى تغييرات في الإشارات الكهربائية, وبالتالي يعكس معلومات درجة الحرارة.
الثنائي الضوئي الانهيار الجليدي (APD) هو أيضا كاشف ضوئي شائع, التي تتمتع بحساسية أعلى مقارنة بالصمامات الثنائية الضوئية PIN من السيليكون. تستخدم على نطاق واسع في بعض مستشعرات درجة حرارة الألياف الضوئية التي تتطلب الكشف عن إشارات الضوء الضعيفة. على سبيل المثال, في قياس درجة حرارة الألياف البصرية لمسافات طويلة, بسبب الفقدان العالي للإرسال للإشارات الضوئية عبر مسافات طويلة, الإشارات الضوئية التي تصل إلى الكاشف ضعيفة جدا. يمكن للثنائيات الضوئية للانهيار الجليدي تضخيم التيار الضوئي الضعيف من خلال تأثير مضاعفة الانهيار الجليدي, بحيث يمكن لدوائر معالجة الإشارات اللاحقة استقبال إشارات دقيقة ومعالجتها بشكل فعال.
مواد دائرة معالجة الإشارات (مثل مكبرات الصوت, مرشحات, المحولات التناظرية إلى الرقمية, الخ.)
مكبر الصوت هو عنصر مهم في دوائر معالجة الإشارات. في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, قد تكون الإشارة الكهربائية الناتجة ضعيفة نسبيا بسبب فقدان الإشارات الضوئية أثناء نقل الألياف البصرية, التحويل الكهروضوئي, أو مشكلات حساسية الكاشف. يمكن لمكبرات الصوت التشغيلية تضخيم هذه الإشارات الكهربائية الضعيفة. على سبيل المثال, استخدام مكبر للصوت التشغيلي بكسب 100-1000 يمكن للأوقات تضخيم الإشارات الصغيرة إلى حجم مناسب يسهل معالجة الدوائر اللاحقة. على سبيل المثال, في نظام استشعار قياس درجة الحرارة يعتمد على تغيرات الطول الموجي للانعكاس الصريف Bragg, يتم تضخيم الإشارة الكهربائية الضعيفة المتعلقة بتغيرات الطول الموجي الناتجة عن الكاشف الضوئي بواسطة مضخم تشغيلي لتسهيل الكشف والتحليل.
تستخدم المرشحات لتصفية إشارات الضوضاء أو التداخل في الإشارة. في بيئات العمل العملية, غالبا ما تكون مستشعرات درجة حرارة الألياف الضوئية عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي أو تداخل الضوضاء عالي التردد الناتج عن المعدات الكهربائية الأخرى. مرشحات التمرير المنخفض, مرشحات التمرير العالي, أو يمكن لمرشحات تمرير النطاق تصفية مكونات التردد غير المرغوب فيها حسب الحاجة. على سبيل المثال, في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية المستخدمة بين المعدات الكهربائية, إذا كان هناك تداخل في تردد الطاقة يبلغ حوالي 50 هرتز وتداخل فوضى عالي التردد ناتج عن بعض مصادر طاقة التبديل عالية التردد في البيئة, يمكن أن يؤدي استخدام مرشح ممر النطاق المناسب لضبط نطاق التردد المركزي إلى تصفية إشارات التداخل هذه بشكل فعال وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء لإشارة المستشعر.
المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADCs) تستخدم في أجهزة الاستشعار لتحويل الإشارات الكهربائية التناظرية إلى إشارات كهربائية رقمية للمعالجة بواسطة أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة الرقمية. في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية عالية الدقة, تعد دقة المحول التناظري إلى الرقمي أمرا بالغ الأهمية لقياس درجة الحرارة بدقة ومعالجة البيانات المعقدة اللاحقة, خزن, أو الإرسال إلى نظام الكمبيوتر العلوي. ADCs مع 16 أو حتى 24 يمكن للبتات تحويل شدة الضوء التناظري أو الإشارات الكهربائية إلى إشارات رقمية أكثر دقة, تحسين الدقة الرقمية لقياس درجة الحرارة.

3、 الشركات المصنعة المخصصة الموصى بها لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية عالية الجودة

InnoTech
نظرة عامة على المؤسسة
تتمتع FJINNO Technology بخبرة غنية وفريق تقني محترف في مجال مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية. تركز الشركة على البحث والتطوير, إنتاج, وخدمات مخصصة لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية, وقد أنشأت مستوى معينا من الشعبية والسمعة في الصناعة. تم استخدام منتجات مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية القياسية التي توفرها على نطاق واسع في مجالات متعددة مثل أنظمة الطاقة (مراقبة درجة حرارة المعدات داخل المفاتيح الكهربائية, المحولات, الخ.), النقل بالسكك الحديدية (مراقبة درجة حرارة المعدات ذات الصلة بتشغيل السيارة), الخ. لقد أرست هذه المنتجات القياسية أساسا تقنيا جيدا لأعمالها المخصصة.

شركة Fuzhou INNO Electronic Technology, المحدوده
Fuzhou Yingnuo Technology هي واحدة من الشركات الرائدة في مجال موازين الحرارة بالألياف البصرية في الصين, مع معدات الإنتاج المتقدمة والفرق الفنية. تتمتع منتجاتها بسمعة طيبة في الأسواق الصينية وحتى الدولية.

مزايا الخدمة المخصصة
من منظور القدرة على التخصيص, يمكن ل InnoTech التخصيص بعمق وفقا للعملاء’ متطلبات دقة القياس المختلفة, نطاقات درجات الحرارة, أحجام المسبار, الخ. على سبيل المثال, إذا طلب العميل زيادة دقة القياس إلى ± 0.5% (بالنسبة إلى ± 1% من المنتجات القياسية) وتوسيع نطاق القياس إلى -50 درجة مئوية -250 درجة مئوية, يمكن للشركة ضبط الهيكل البصري وخوارزميات معالجة الإشارات للمستشعر لتلبية المتطلبات. من حيث حجم المسبار, إذا أراد العملاء تقليل قطر المسبار إلى 1 مم أو حتى أصغر (المعيار عادة ما يكون 2.5 مم) للتكيف مع بيئات القياس الضيقة, يمكن ل InnoTech تحقيق المتطلبات من خلال تحسين مواد التحقيق وعمليات التصنيع.
بالإضافة, من حيث الخدمة, يمكن أن تقدم InnoTech استشارة شاملة قبل البيع, تحديد الاحتياجات بشكل مشترك والإجابة على الأسئلة مع العملاء, توصيل تقدم الإنتاج مع العملاء في الوقت المناسب أثناء عملية التخصيص, وتوفير فترة معينة من الضمان وخدمة ما بعد البيع بعد تسليم المنتج, مثل مساعدة العملاء في تثبيت المستشعر وتصحيح الأخطاء, توفير التدريب على استخدام المستشعر, الخ.

شركة Huaguang Tianrui Optoelectronics Technology, المحدوده (HGSKYRAY.com)
التزمت Huaguang Tianrui منذ فترة طويلة بتصنيع موازين الحرارة بالألياف البصرية, مع خبرة غنية وعمليات إنتاج متقدمة, قادرة على تقديم منتجات عالية الجودة ودعم فني موثوق به. يتميز نظام قياس درجة حرارة ألياف الفلورسنت بدقة عالية, مع تكوين قياسي للأخطاء الإيجابية والسلبية في الداخل 1 درجة, ويمكن تخصيصها لدقة درجة الحرارة وفقا لاحتياجات العملاء.

4、 صعوبات فنية في الإنتاج المخصص لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف البصرية

(1) معايرة ومعايرة الخصائص البصرية لدرجة الحرارة
التحديد الدقيق لعلاقة الاستجابة البصرية لدرجة الحرارة
في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية, سواء كان بناء على تأثير تشتت رامان, تأثير مضان, أو تأثير الانجراف بالطول الموجي لحواجز شبكية من الألياف براج, يتطلب القياس الدقيق لدرجة الحرارة إنشاء علاقة مميزة بصرية دقيقة لدرجة الحرارة. أخذ مستشعرات درجة حرارة شبكة الألياف البصرية كمثال, هناك علاقة معقدة بين التغيرات في درجات الحرارة والطول الموجي الانعكاس لحواجز شبكية من الألياف البصرية, والتي تتأثر بالمعلمات الفيزيائية المختلفة مثل المعامل البصري الحراري والمعامل البصري المرن للألياف. علاوة على ذلك, قد تكون هناك بعض الانحرافات في تغيرات الطول الموجي للانعكاس لحواجز شبكية من الألياف براج يتم إنتاجها في ظل ظروف إنتاج مختلفة على دفعات مختلفة أو حتى داخل نفس الدفعة تحت نفس التغيرات في درجات الحرارة. يتطلب تحديد هذه العلاقة الدقيقة بدقة تجريبا مكثفا وتحليلا نظريا. يتضمن ذلك القياس الدقيق للطول الموجي لانعكاس صريف الألياف Bragg في ظل بيئات درجات حرارة مختلفة (مثل استخدام صناديق التحكم في درجة الحرارة عالية الدقة, القياس من درجة حرارة منخفضة -50 درجة مئوية إلى درجة حرارة عالية 200 درجة مئوية على فترات زمنية معينة من درجات الحرارة, مثل 5 درجة مئوية أو 10 درجة مئوية), بالإضافة إلى النمذجة الرياضية المعقدة وتحليل التركيب لبيانات القياس. عادة ما تستخدم طرق التركيب المتعددة مثل التركيب متعدد الحدود والتركيب الأسي للعثور على أفضل منحنى مناسب, من أجل تقليل الأخطاء والحصول على نموذج علاقة الطول الموجي لدرجة الحرارة الأكثر دقة.
في مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية الفلورية, علاقة الاستجابة بين شدة التألق والخصائص الطيفية لدرجة الحرارة معقدة بنفس القدر. لتحديد هذه العلاقة بدقة, من الضروري مراعاة العديد من العوامل مثل توزيع تركيز المواد الفلورية في الألياف الضوئية, قوة وطول موجة ضوء الإثارة, والتداخل البصري للبيئة المحيطة. ولأن انبعاث التألق هو عملية انبعاث ضوئي على المستوى الذري, والتي تتأثر بالعديد من العوامل الدقيقة مثل الكفاءة الكمومية, علاقة الاستجابة هذه عرضة للتقلب في ظل أجهزة استشعار مختلفة أو بيئات قياس مختلفة.
معايرة الاستقرار على المدى الطويل صعبة
أثناء الاستخدام طويل الأمد, قد تنجرف الخصائص البصرية لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف الضوئية. على سبيل المثال, بسبب التعرض المطول للإجهاد البيئي (مثل ضغط التربة, التمدد الحراري وإجهاد الانكماش حول خطوط الأنابيب المدفونة) أو التآكل من المواد الكيميائية, يمكن أن تخضع الألياف الضوئية لتغييرات طفيفة في هيكلها الداخلي, والذي بدوره يؤثر على أدائها البصري وينحرف عن علاقة الخصائص البصرية لدرجة الحرارة التي تم إنشاؤها في البداية. لحل مشكلة معايرة الاستقرار طويلة المدى هذه, من الضروري تصميم آلية يمكنها إجراء المعايرة عبر الإنترنت أثناء عمل المستشعر. يتضمن ذلك حجز واجهة معايرة معينة أو مصدر إشارة قياسي للمعايرة للمستشعر نفسه, وبشكل دوري (مثل كل بضعة أشهر أو سنة) معايرة المستشعر دون التأثير على القياس العادي, ضبط المعلمات في نموذج القياس الأصلي, أو توفير منحنيات معايرة جديدة لضمان دقة القياس على المدى الطويل. لكن, يتطلب تصميم وتنفيذ آلية المعايرة عبر الإنترنت حل العديد من التحديات التقنية, بما في ذلك استقرار مصدر إشارة المعايرة والقدرة التكيفية لخوارزمية المعايرة.
(2) إضعاف تأثير الاقتران للكميات الفيزيائية المتعددة
مشكلة حساسية درجة حرارة الإجهاد المتقاطعة
في مستشعرات درجة حرارة الألياف الضوئية, الألياف الضوئية ليست حساسة لدرجة الحرارة فحسب ، بل لها أيضا استجابات مقابلة للإجهاد. عندما تتعرض الألياف الضوئية للتمدد الميكانيكي الخارجي, الانحناء, أو الضغط (كما هو الحال عند تثبيت أجهزة الاستشعار على سطح بعض المعدات القابلة للانحناء والتشوه أو في البيئات ذات أحمال الرياح, الاهتزازات الميكانيكية, الخ.), يمكن أن يتسبب هذا في تغييرات في وضع الإرسال البصري, معامل الانكسار, الخ. داخل الألياف, وبالتالي يتداخل مع التغيرات الناجمة عن درجة الحرارة البحتة في الإشارات الضوئية. أخذ صريف الألياف براج كمثال, عندما تتعرض الألياف للإجهاد, سيؤدي التأثير البصري المرن للألياف إلى حدوث تغييرات في الفترة ومعامل الانكسار للشبكة, والتي ستحول الطول الموجي للانعكاس للشبكة وتقترنها بتحول الطول الموجي للانعكاس الناجم عن درجة الحرارة. لفصل تأثيرات الإجهاد ودرجة الحرارة على قياسات المستشعر, مطلوب تدابير فنية خاصة. الطريقة الشائعة هي استخدام هيكل شبكي مزدوج, حيث يكون صريف واحد حساسا لكل من درجة الحرارة والإجهاد, في حين أن الشبكة الأخرى حساسة فقط لدرجة الحرارة باستخدام عبوات خاصة أو وضعها في وضع مستقر نسبيا. من خلال مقارنة تغيرات الطول الموجي للانعكاس لشبكتين شبكيتين وتطبيق خوارزميات معالجة الإشارات المعقدة, يمكن فصل تأثير الإجهاد ودرجة الحرارة على نتائج القياس. لكن, سيزيد هيكل الشبكة المزدوج هذا من تكلفة التصنيع وتعقيد المستشعر, وهناك أيضا بعض التحديات التقنية في مطابقة واقتران الإشارة لحواجز شبكية من الألياف Bragg.
التفاعل بين التداخل الكهرومغناطيسي والإشارات الضوئية
في بعض البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة (مثل المحطات الفرعية القريبة من نظام الطاقة, حول المعدات الكهرومغناطيسية عالية التردد, الخ.), على الرغم من أن مستشعرات درجة حرارة الألياف الضوئية لها خصائص مضادة للتداخل الكهرومغناطيسي في إشارات نقل الألياف البصرية, المكونات الإلكترونية في المستشعر (مثل وحدات التحويل الكهروضوئية, دوائر معالجة الإشارات, الخ.) سوف تتأثر بالتداخل الكهرومغناطيسي. قد تؤثر هذه التداخلات الكهرومغناطيسية على إرسال الإشارة الضوئية داخل المستشعر في شكل اقتران كهرومغناطيسي. على سبيل المثال, قد يولد المجال الكهرومغناطيسي لتردد الطاقة القوي تيارات مستحثة في الغلاف المعدني أو أسلاك المستشعر, وقد يغير المجال المغناطيسي الناتج عن هذه التيارات المستحثة حالة استقطاب الضوء داخل الألياف الضوئية أو ينتج تأثيرات مغناطيسية بصرية إضافية. عندما توجد هذه التداخلات, سوف يتسببون في تقلبات وتشوهات إضافية في الإشارة الضوئية التي اعتمدت في الأصل فقط على درجة الحرارة, مما يؤثر على نتائج القياس. لتقليل التفاعل بين التداخل الكهرومغناطيسي والإشارات الضوئية, يجب اتخاذ تدابير حماية كهرومغناطيسية فعالة للمكونات الإلكترونية للمستشعر, مثل استخدام أغطية التدريع المعدنية عالية النفاذية. لكن, يتطلب هذا أيضا حل الصعوبات الفنية مثل تبديد الحرارة داخل غطاء التدريع وعدم التأثير على القناة الضوئية مع ضمان التدريع العادي. علاوة على ذلك, من الضروري تحسين خوارزميات الترشيح والتعويض في معالجة الإشارات من أجل استخراج الإشارات الضوئية المقابلة لدرجة الحرارة بدقة في وجود تداخل كهرومغناطيسي.
(3) الكشف عن الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة والتنفيذ عالي الدقة
عنق الزجاجة لتقنية الكشف البصري للكشف عن الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة
في بعض سيناريوهات التطبيق الحساسة للغاية للتغيرات في درجات الحرارة, مثل مراقبة درجة الحرارة في بيئات زراعة الخلايا في البحوث الطبية الحيوية أو التحكم في درجة الحرارة في الأجهزة الإلكترونية فائقة الدقة (مثل معدات تصنيع الرقائق), مطلوب مستشعرات درجة حرارة الألياف الضوئية للكشف عن الاختلافات الصغيرة للغاية في درجات الحرارة (ربما منخفضة مثل 0.01 درجة مئوية أو حتى 0.001 درجة مئوية). لكن, من منظور الكشف البصري, تغيرات الإشارة الضوئية المقابلة لهذه التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة ضعيفة جدا. أخذ مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية الموزع على أساس تشتت رامان كمثال, عند قياس الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة, لا يمكن اكتشاف التغييرات الضعيفة في شدة تشتت رامان بسهولة. وذلك لأن ضوء تشتت رامان نفسه له شدة ضعيفة نسبيا, وتتأثر عملية توليدها ونقلها بسهولة بعوامل مثل خسائر التشتت وضوضاء الخلفية داخل الألياف. للتغلب على هذا الاختناق التكنولوجي, من ناحية, من الضروري تحسين تصميم مجسات الألياف البصرية, مثل زيادة الفتحة العددية للمسبار لتعزيز كفاءة تجميع الضوء الضعيف المتناثر; من جهة أخرى, من الضروري تحسين حساسية الكشف عن أجهزة الكشف الضوئي, والتي قد تتطلب استخدام تقنيات أو مواد أكثر تقدما للكشف الضوئي, مثل استخدام كاشفات التبريد ذات درجة الحرارة المنخفضة عالية الكفاءة الكمومية. لكن, سيؤدي ذلك إلى زيادة تكلفة إنتاج أجهزة الاستشعار وتحسين متطلبات بيئة العمل (مثل الصيانة البيئية للتبريد بدرجة حرارة منخفضة).
العوامل المؤثرة والحلول للتنفيذ عالي الدقة
لتحقيق قياس درجة حرارة عالي الدقة, بالإضافة إلى اختراق عنق الزجاجة لتقنية الكشف البصري للكشف عن الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة, هناك العديد من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها. يعد معامل التبادل الحراري بين الألياف الضوئية والبيئة المحيطة عاملا مؤثرا مهما في عملية قياس المستشعر. إذا لم يتمكن مسبار المستشعر من تحقيق موصلية حرارية جيدة مع الكائن المقاس, سيكون هناك تأخيرات وانحرافات في قياس درجة الحرارة. من أجل تحسين كفاءة التوصيل الحراري, من الضروري استخدام مواد موصلة للحرارة مناسبة (مثل شحم السيليكون الموصل الحراري, صفائح معدنية موصلة للحرارة, الخ.) لسد الفجوة بين المسبار والجسم المقاس. عامل آخر هو درجة الحرارة المكافئة للضوضاء للمستشعر. يمكن أن تسبب ضوضاء الجهاز نفسه عدم اليقين في القياس, ويتطلب تقليل درجة الحرارة المكافئة للضوضاء تحسين المكونات المختلفة للمستشعر. على سبيل المثال, تدابير مثل استخدام مكبرات الصوت الإلكترونية الضوئية منخفضة الضوضاء وتقليل ضوضاء الخلفية في الدوائر. بالإضافة, لتحقيق قياس عالي الدقة, من الضروري معالجة مسألة دقة المعايرة باستخدام مصادر معايرة قياسية أعلى أو خوارزميات معايرة أكثر دقة, مثل استخدام معايير درجة الحرارة الكمومية القياسية أو خوارزميات المعايرة بناء على مجموعات متعددة من تصحيحات بيئة درجات الحرارة المختلفة.
باختصار, يتطلب اختيار مصنع مخصص مناسب لأجهزة استشعار درجة حرارة الألياف الضوئية دراسة شاملة لمتطلبات التطبيق, المعايير الفنية, والقوة الإجمالية للمورد. شركة Fuzhou Yingnuo للتكنولوجيا الالكترونية, المحدوده., شركة هواجوانغ تيانروي للتكنولوجيا الإلكترونية الضوئية, المحدوده., وغيرها كلها شركات بارزة في هذا المجال, التي تستحق مزيدا من الفهم والتحقيق.

مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية, نظام مراقبة ذكي, الشركة المصنعة للألياف البصرية الموزعة في الصين