סביבון 10 יצרנים עולמיים של מערכות ניטור טמפרטורה Fiber Bragg Grating

יישום של חיישן טמפרטורה Fiber Bragg Grating מערכת

חיישנים מסורתיים רגישים להפרעות אלקטרומגנטיות ואינם יכולים לעבוד בסביבות קשות. בשנים האחרונות, הם הוחלפו בהדרגה על ידי חיישני סורגים סיבים אופטיים. עם זאת, עם הרחבה מתמשכת של מגוון היישומים של חיישני סורג סיבים אופטיים, הדרישות של אנשים לתפקידיהם גדלות גם. זיהוי טמפרטורה סביבתית נחוץ מאוד בייצור תעשייתי ובחיי היומיום. השיטה הנפוצה לזיהוי טמפרטורת הסביבה היא להשתמש בחיישן טמפרטורה אופטי הממוקם בסביבה מסוימת כדי למדוד את טמפרטורת הסביבה של אותה סביבה. בשנים האחרונות, המחקר על סיבים בראג הפך מתוחכם יותר ויותר ונושא חם בתחום הסיבים האופטיים. עם העמקת המחקר, תהליך הייצור של גרגרי סיבים ורגישות לאור של סיבים השתפרו בהדרגה, וסיבים בראג היו בשימוש נרחב בתחומים מודרניים שונים. בהשוואה להתקני חישה אחרים, היתרונות של עלות נמוכה ויציבות גבוהה של התקני חישת סורגים של סיבים הופכים אותם לשימוש נרחב. יחד עם זאת, בשל העובדה כי הסורג עצמו חרוט בליבת הסיב, קל להתחבר למערכת הסיבים ולשלב את המערכת, מה שהופך את חיישני הסורג של בראג סיבים נוחים ליישום במערכות גילוי מבוזרות שונות למרחקים ארוכים.

מאפיינים של חיישן גרינג Fiber Bragg

כסוג חדש של מכשיר פסיבי סיבים אופטיים, הוא זכה לתשומת לב נרחבת ברחבי העולם בשל יתרונותיו כגון שידור אופטי מלא, אנטי הפרעות אלקטרומגנטיות, עמידות בפני קורוזיה, בידוד חשמלי גבוה, אובדן שידור נמוך, טווח מדידה רחב, שימוש חוזר קל ברשת, ומזעור. היא הפכה לאחת הטכנולוגיות המתפתחות במהירות הגבוהה ביותר בתחום החישה ונמצאת בשימוש נרחב בהנדסה אזרחית, אווירונאוטיקה, פטרוכימיים, כח, רפואי, בניית ספינות ותחומים אחרים.

מערכת מדידת טמפרטורה של כבל Fiber Bragg Grating

במהלך הפעלת הכבלים, החוטים ייצרו חום. בהשפעת גורמים כגון עומס מוגזם, פגמים מקומיים, והסביבה החיצונית, חימום חוטי הכבלים יגדל בהשוואה לתנאים רגילים. בפעולה ארוכת טווח בטמפרטורה אולטרה גבוהה, חומר הבידוד יתיישן במהירות ויהפוך לשביר, והבידוד יישבר, מה שמוביל לקצרים ואף לשריפות, גרימת תאונות קשות. בדרך כלל, קשה לאתר פגמים פוטנציאליים בשיטת הנחת הכבלים במהלך בדיקות שגרתיות, וזה לעתים קרובות רק לאחר תקלה או אפילו תאונה התרחשה, גרימת הפסדים משמעותיים, שיינקטו אמצעים מתקנים.

סוללה מדידת טמפרטורה בסיב אופטי מכשיר

אגירת אנרגיה אלקטרוכימית היא כיום הטכנולוגיה החדשנית ביותר לאגירת אנרגיה, ביניהם סוללות ליתיום-יון הפכו לטכנולוגיית אחסון האנרגיה המבטיחה ביותר בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם, צפיפות הספק גבוהה ויחס המרת אנרגיה, ומשקל קל. מארז סוללות ליתיום הוא מרכיב חשוב בטכנולוגיית אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול הקיימת, אשר מורכב ממספר רב של תאי סוללת ליתיום המחוברים בסדרות ובמקביל. במהלך המבצע של סוללות ליתיום, כמות גדולה של חום מצטברת עקב תגובות כימיות ואלקטרוכימיות פנימיות, גרימת טמפרטורות גבוהות וקיצור חיי השירות שלהם והצבת בעיות בטיחות. בנוסף, הבדלי הטמפרטורה וחוסר האיזון בין תאי סוללת ליתיום בודדים יכולים להשפיע על תוחלת החיים של מארז סוללות הליתיום כולו. נכון לעכשיו, שיטות תרמיסטור או זוג תרמי משמשות בדרך כלל לניטור טמפרטורה של מארזי סוללות ליתיום לאחסון אנרגיה. כדי לפקח על כל תא סוללת ליתיום בודד במארז סוללות הליתיום, מספר רב של מכשירים נדרשים, החיווט מורכב, ואות המדידה רגיש להפרעות אלקטרומגנטיות. לכן, שתי השיטות הנ"ל אינן מתאימות לניטור טמפרטורה של חבילות סוללות ליתיום ליתיום לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול.

ערכת מדידת טמפרטורה של Fiber Bragg Grating עבור מערכת החשמל

מעגל אופטי הוא המרכיב העיקרי של מוצרים אלקטרוניים מובנים, והביצועים של לוח המעגלים משפיעים ישירות על איכות המוצרים האלקטרוניים המשולבים בלוח. כיום, עם כניסתה של טכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה לעידן המעגלים המשולבים בקנה מידה גדול במיוחד, המעגלים במטוסים צבאיים הופכים מורכבים יותר ויותר. היישום הנרחב של לוחות מודפסים רב שכבתיים, הרכבה משטחית, ומעגלים משולבים בקנה מידה גדול הפכו את אבחון התקלות של לוחות מעגלים לקשה יותר ויותר. על פי חוק ג'ול, הזרם העובר במעגל במהלך הפעולה ייצור פיזור חום. על ידי השוואת הטמפרטורה של הרכיבים, ניתן לקבוע את מיקום הרכיב הפגום. אנשים החלו לנסות לקבוע את מצב העבודה של כל רכיב על ידי זיהוי התפלגות הטמפרטורה ושינויי הטמפרטורה במהלך הפעולה של לוח המעגלים, על מנת לאתר תקלות בלוח המעגלים. השיטה הנפוצה ביותר לאבחון תקלות בלוח המעגלים על בסיס חימום רכיבים כיום היא שימוש במצלמות תרמיות אינפרא אדום לאיתור תקלות בלוח המעגלים. עם זאת, רזולוציית הטמפרטורה והדיוק של מצלמות תרמיות אינפרא אדום אינן גבוהות, והם יכולים למדוד רק באופן גס את הטמפרטורה של שטח גדול. לכן, הם אינם יכולים לזהות את הטמפרטורה של רכיבים מסוימים עם שינויי טמפרטורה קטנים, הם גם לא יכולים לזהות במדויק את הטמפרטורה של כמה רכיבים קטנים. בנוסף, השיטה של ניתוח תקלות באמצעות גילוי מתח של נקודות מפתח מתאימה רק לניתוח מעגלים עם סכמות ידועות או מעגלים עם מבנים פשוטים. בעת ניתוח תקלות במעגלים משולבים בקנה מידה גדול ולוחות מעגלים עם סכמות לא ידועות, היעילות אינה גבוהה ואין לה יכולת שכפול.

עקרון חיישן טמפרטורת הגרינג של Fiber Bragg

חיישן המזהה טמפרטורה על ידי זיהוי השינוי באורך הגל המרכזי של אות האור המוחזר על ידי רכיב רגיש פנימי – סורג סיב אופטי. מבני התקנה עם סוגים שונים של אריזות כגון משטח, מוטבעים, וטבילה. בשל העובדה כי חיישני טמפרטורה סורגים סיבים אופטיים משתמשים בגלי אור כדי להעביר מידע, וסיבים אופטיים הם אמצעי תמסורת מבודדים חשמלית ועמידים בפני קורוזיה, הם לא מפחדים מהפרעות אלקטרומגנטיות חזקות. זה עושה אותם נוח ויעיל לניטור בקנה מידה גדול שונים אלקטרומכניים, פטרוכימיים, מטלורגית בלחץ גבוה, הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות, דליק, נפץ, וסביבות קורוזיביות מאוד, עם אמינות ויציבות גבוהות. בנוסף, לתוצאות המדידה של חיישני טמפרטורה סורגים של סיבים אופטיים יש יכולת חזרה טובה, מה שמקל על יצירת צורות שונות של רשתות חישה של סיבים אופטיים וניתן להשתמש בו למדידה מוחלטת של פרמטרים חיצוניים. ניתן גם לכתוב גרגרים מרובים לתוך סיב אופטי אחד כדי ליצור מערך חישה, השגת מדידה מבוזרת קוואזית.

תכונות של מוצרי חיישן גרטינג:

סביל, לא טעון, בטוח מטבעו, אינו מושפע מהפרעות אלקטרומגנטיות ומנזקי ברקים; ריבוב טורי רב-נקודתי, דיוק ורזולוציה של מדידת טמפרטורה גבוהה מבלי להיות מושפעים מתנודות מקור האור ומהפסדי קווי שידור, יכול להעביר אותות ישירות מרחוק דרך סיבים אופטיים (מעל 50 ק"מ)

 

חיישן טמפרטורה בסיב אופטי, מערכת ניטור חכמה, יצרנית סיבים אופטיים מבוזרת בסין