INNO senzori temperature od optičkih vlakana ,Sustavi za nadzor temperature.
1. Načelo Praćenje temperature optičkih vlakana
Senzor temperature od optičkih vlakana napredni je senzor koji mjeri promjene temperature korištenjem optičkih efekata. Koristi jedinstvena svojstva optičkih vlakana, kao što su njihova toplinska osjetljivost i Braggov učinak rešetke. Osnovni princip je korištenje optičkih svojstava optičkih vlakana za odražavanje promjena temperature okoline mjerenjem parametara optičkog signala (kao što je intenzitet svjetlosti, faza, itd.) u vlaknima. Slijedi nekoliko uobičajenih metoda praćenja temperature optičkih vlakana koje se temelje na različitim principima:
1.1: Na principu varijacije amplitude svjetlosti:
U komponentnim optičkim temperaturnim senzorima, promjer jezgre i indeks loma vlakana mijenjaju se s temperaturom, uzrokujući da se svjetlost koja se širi u vlaknima raspršuje prema van zbog neravnih putanja, što rezultira promjenama u amplitudi svjetlosti. Npr, u nekim posebnim strukturama vlakana, Promjene temperature mogu uzrokovati promjene u raspodjeli materijala ili strukturnim karakteristikama unutar vlakana, što rezultira promjenama u raspršenju svjetlosti tijekom širenja, i tako uzrokujući promjene u amplitudi svjetlosti. Otkrivanjem ovih promjena amplitude, mogu se dobiti informacije o temperaturi.
Na temelju načela smetnji: U instrumentu, svjetlost iz signalnog vlakna miješa se sa stabilnim referentnim snopom. Zbog utjecaja izmjerenih parametara (kao što je temperatura) na signalnom vlaknu, faza širenja optičkog signala se mijenja, što rezultira smetnjama između dvije svjetlosne zrake. U principu, Odgovarajući fazni detektor može otkriti male promjene, dok brojač pruga može otkriti velike promjene. Ovo koristi interferencijske karakteristike svjetlosti, pretvaranje utjecaja temperature na fazu optičkih signala u optičkim vlaknima u detektabilne interferencijske pojave, čime se postiže praćenje temperature.
1.2: Na temelju principa efekta Ramanovog raspršenja:
Osnovno načelo distribuirani sustav senzora temperature od optičkih vlakana (DTS) temelji se na reflektometriji optičke vremenske domene (OTDR) princip optičkih vlakana i Raman učinak raspršenja optičkih vlakana. Laserski impulsi stupaju u interakciju s molekulama vlakana, što rezultira različitim fenomenima raspršenja kao što je Rayleighovo raspršenje, Brillouinovo raspršenje, i Ramanovo raspršivanje. Odaberite Ramanovo raspršenje koje je najosjetljivije na temperaturne promjene prilikom odabira referentnog signala sustava. Mehanizam mjerenja temperature optičkih vlakana temelji se na učinku Ramanovog raspršenja unatrag, koji dobiva informacije o temperaturi analizom Ramanovog svjetlosnog signala raspršenja. Budući da intenzitet Ramanovog raspršenja svjetlosti ima specifičan odnos s temperaturom, promjene temperature mogu uzrokovati promjene u intenzitetu Ramanovog raspršenja. Mjerenjem promjena u intenzitetu Ramanovog raspršenja, Vrijednost temperature može se odrediti.
1.3: Temeljeno na principu Bragg vlakna Bragg rešetke:
In quasi distribuirana optička vlakna temperature measurement technology, reprezentativno rješenje je sustav za mjerenje temperature s više Braggovih rešetki od vlakana spojenih u seriju. Nekoliko Braggovih rešetki vlakana s različitim središnjim valnim duljinama nastaje izlaganjem i jetkanjem duž uzdužnog smjera optičkog vlakna ultraljubičastim zračenjem. Svaka Braggova rešetka od vlakana ima ukupnu refleksiju snage za određenu valnu duljinu svjetlosti. Kada se temperatura okoline Bragg rešetke od vlakana promijeni, Valna duljina reflektiranog signala iz rešetke također će se promijeniti. Ubrizgajte snop svjetlosti širokog spektra koji sadrži više valnih duljina u optičko vlakno, a greda prolazi kroz niz Braggovih rešetki od vlakana. Svaka rešetka odražava monokromatski svjetlosni signal koji odgovara njegovoj valnoj duljini, a promjene temperature odražavaju se otkrivanjem promjena u valnoj duljini reflektirane svjetlosti.
1.4: Na principu fluorescentnog zračenja:
U tehnologiji senzora temperature vlakana fluorescentnog zračenja, Na kraju vlakna presvučena je fluorescentna tvar, a temperaturna vrijednost izmjerene točke može se dobiti mjerenjem vremena raspada fluorescentne energije i korištenjem temperaturne korelacije unutarnjeg vremena naknadnog sjaja fluorescentne tvari. Vrijeme naknadnog sjaja fluorescentnih tvari mijenja se s temperaturom, I ta se karakteristika koristi za mjerenje temperature. Njegov primjenjivi temperaturni raspon je -50~200 °C, s točnošću od oko ± 1 °C, i obično se koristi za mjerenje temperature unutar električne opreme.
1.5: Princip karakteristika apsorpcije/prijenosa svjetlosti na bazi kristala galijevog arzenida:
Tehnologija mjerenja temperature vlakana galijevog arzenida ugrađuje kristalni materijal galijevog arzenida u krajnji kraj vlakna kao temperaturnu sondu, i ubrizgava upadnu svjetlost u krajnji uređaj vlakna. Kada izvor svjetlosti senzora emitira upadnu svjetlost s više valnih duljina i zrači na kristal galijevog arzenida, Kristalni materijal galijevog arzenida apsorbirat će različite valne duljine upadne svjetlosti na različitim temperaturama, a neapsorbirane valne duljine svjetlosti reflektirat će se natrag na uređaj. Analizom spektra reflektirane svjetlosti, mogu se dobiti temperaturni parametri na sondi. Prednost ovog senzora je u tome što temperaturu sonde postiže apsolutnim spektralnim mjerenjem, a ne mjerenjem promjene temperature, Dakle, ne uključuje kalibraciju na licu mjesta. Sonda ima dobru univerzalnost, a udaljenost senzora može biti veća od 500 m. Životni vijek izvora svjetlosti i dugoročna stabilnost mrežne detekcije mogu premašiti 30 godine. Međutim, Cijena vlakana galijevog arzenida relativno je visoka.
2. Metoda praćenja temperature optičkih vlakana
Prema različitim scenarijima primjene, Tehnologija mjerenja temperature optičkih vlakana može se podijeliti u sljedeće kategorije:
2.1: Točkasto mjerenje temperature:
Tehnologija senzora temperature vlakana fluorescentnog zračenja: Na kraju vlakna presvučena je fluorescentna tvar, a temperaturna vrijednost izmjerene točke dobiva se mjerenjem vremena raspada fluorescentne energije i korištenjem temperaturne korelacije unutarnjeg vremena naknadnog sjaja fluorescentne tvari. Prikladno za temperaturni raspon od -50~200 °C, s točnošću od oko ± 1 °C, trenutno se uglavnom koristi za mjerenje temperature unutar električne opreme. Ima karakteristike male veličine, jednostavna integracija, Pouzdane performanse, Anti elektromagnetske smetnje, dobre izolacijske performanse, Prikladna instalacija, i fleksibilno umrežavanje.
2.2 Tehnologija mjerenja temperature optičkih vlakana galijevog arzenida:
Ugrađivanje kristalnog materijala galijevog arzenida u krajnji kraj optičkog vlakna kao temperaturne sonde, ubrizgavanje upadne svjetlosti u krajnji uređaj vlakna. Kada izvor svjetlosti senzora emitira upadnu svjetlost s više valnih duljina i zrači na kristal galijevog arzenida, Kristalni materijal galijevog arzenida apsorbira različite valne duljine upadne svjetlosti na različitim temperaturama, a neapsorbirane valne duljine svjetlosti reflektiraju se natrag na uređaj. Temperaturni parametri na sondi dobivaju se analizom spektra reflektirane svjetlosti. Njegove prednosti su što se temperatura sonde dobiva apsolutnim spektralnim mjerenjem, bez kalibracije na licu mjesta, Sonda ima dobru univerzalnost, udaljenost senzora može biti veća od 500 m, Životni vijek izvora svjetlosti i dugoročna stabilnost online detekcije premašuju 30 godine, Ali trošak je relativno visok.
2.3 Kvazi distribuirano mjerenje:
Fiber Bragg rešetka serija sustava za mjerenje temperature: Kroz ultraljubičasto zračenje duž uzdužnog smjera vlakana, nekoliko Braggovih vlakana rešetki s različitim središnjim valnim duljinama nastaje izlaganjem i jetkanjem. Svaka Braggova rešetka od vlakana ima ukupnu refleksiju snage za određenu valnu duljinu svjetlosti. Višestruke Braggove rešetke vlakana uzastopno su serijski povezane u smjeru širenja vlakana kako bi se formirao prostorno diskretan kvaziprostorni sustav mjerenja temperature raspodjele. Ubrizgavanje širokopojasnog svjetla u optičko vlakno, kada greda prolazi kroz Braggovu rešetku od vlakana, svaka rešetka odražava monokromatski svjetlosni signal koji odgovara njegovoj valnoj duljini. Kada se temperatura okoline Bragg rešetke od vlakana promijeni, Valna duljina reflektiranog signala rešetke će se promijeniti. Njegova sonda ima mali volumen, Optički put može se prikladno saviti, otporan je na elektromagnetsko zračenje, i jednostavna telemetrija. Međutim, mehanička čvrstoća Bragg rešetke od vlakana je niska, I lako se oštećuje u složenim radnim uvjetima, što zahtijeva pouzdanost senzora. Osim toga, Osjetljivost demodulacije valne duljine je problem, a pomak valne duljine reflektirane svjetlosti uzrokovan porastom temperature od nekoliko desetaka stupnjeva ne prelazi 1nm.
2.4 Potpuno distribuirano mjerenje:
Distribuirani sustav mjerenja temperature vlakana (DTS) Na temelju Ramanovog efekta raspršenja: Korištenje reflektora optičke vremenske domene (OTDR) princip optičkih vlakana i efekt Ramanovog raspršenja. Laserski impulsi stupaju u interakciju s molekulama vlakana kako bi stvorili različite fenomene raspršenja kao što je Ramanovo raspršenje, a temperatura se mjeri na temelju efekta Ramanovog raspršenja. Ovaj se sustav može implementirati postavljanjem uređaja za nadzor i senzorskog vlakna, a trošak praćenja po jedinici duljine vlakana smanjuje se s povećanjem udaljenosti senzora. Trenutno je vrlo obećavajuće inženjersko rješenje za mjerenje temperature. Može postići mjerenje temperature u jednoj točki, više točaka, i kontinuirana područja, i može poslužiti kao medij za istovremeno mjerenje temperature i prijenos. Ima sposobnost protiv elektromagnetskih smetnji, otpornost na koroziju, dobre izolacijske performanse, Fleksibilne metode ugradnje, može se povezati sa zaštitom od požara, alarmni sustavi, itd. Također može daljinski prenositi podatke, Daljinski pregled i upravljanje, i ima prednosti kao što su analiza podataka i rješavanje problema s točkama kvara.
3. Slučaj primjene praćenja temperature optičkih vlakana
3.1 Primjena u izgradnji komunikacijske snage:
Problem riješen: Komunikacijska soba ima gustu opremu i visoke sigurnosne zahtjeve. Jednom kada dođe do požara, Uzrokovat će paralizu cijele komunikacijske mreže, zahtijeva praćenje sobne temperature u stvarnom vremenu. I s brzim razvojem 5G tehnologije, komunikacijske sobe se brzo grade i proširuju, što rezultira naglim povećanjem broja i snage opreme u sobama. Tradicionalne elektroničke metode mjerenja temperature imaju nedostatke kao što su ograničene točke mjerenja temperature, složena ugradnja prijenosnih kabela, i nisu pogodni za održavanje i upravljanje.
Poseban plan provedbe: Install a distributed sustav za nadzor temperature optičkih vlakana (kao što je serija FGT) na opremi i vodovima u računalnoj sobi kako bi se postiglo praćenje temperature u stvarnom vremenu, Analiza trendova, daljinsko precizno otkrivanje nesreća, Rano upozorenje, alarm i druge funkcije. Temeljni dio sustava uglavnom se sastoji od lokalnog klijenta, Domaćin za mjerenje temperature optičkih vlakana, optički kabel za senzor temperature, i softver za mjerenje temperature. Npr, Optička vlakna senzora temperature ulaze u svaki ormarić odozdo i mjere temperaturu unutar ormarića kruženjem oko prednje i stražnje strane ormarića; Optičko vlakno za mjerenje temperature položeno je u obliku slova S duž kabelske police na površini kabelske police za praćenje temperature kabelske police; Optičko vlakno za mjerenje temperature položeno je duž trase podzemnog tunelskog kabela na površinu kabela za praćenje temperature tunelskog kabela; Prijenos na lokalnog klijenta i klijenta nadzornog centra putem TCP/IP protokola, a klijent može prikazati informacije o temperaturi svakog ormarića u stvarnom vremenu putem softvera za nadzor. Na temelju dobivene temperature u stvarnom vremenu, Nacrtajte kartu temperaturnog oblaka računalne sobe; Kada se na određenom mjestu u računalnoj sobi pojavi alarm za abnormalnu visoku temperaturu, domaćin mjerenja temperature prenosi informacije o alarmu u alarmni sustav putem serijskog protokola RS485 za odgovarajući tretman gašenja požara.
Vrijednost aplikacije: Osim regionalnih alarma, Pozicioniranje ranog upozorenja također može locirati i postaviti temperaturu alarmnih točaka; Prikaz temperature u stvarnom vremenu može točno odrediti trend razvoja požarnih nesreća i pružiti bazu podataka za gašenje požara; Ima prednosti sigurnosti i pouzdanosti (visoka osjetljivost, nema elektromagnetskih smetnji, Pasivni nadzor u stvarnom vremenu, dobra električna izolacija, otporan na eksploziju, u kombinaciji s fiksnim i diferencijalnim temperaturnim alarmima, Nema lažnih alarma), jednostavna instalacija (optička vlakna protiv napetosti, Protiv utjecaja, mali vanjski promjer, dobra fleksibilnost, mali volumen, mala težina, može se namotati i postaviti na površinu ispitnog područja u ravnom ili zmijskom obliku), Učinkovita upotreba (Nadzor na velike udaljenosti, Detekcija i prijenos signala mogu se dovršiti jednim optičkim kabelom, sve postavljeno na terminalu, Cijeli sustav je jednostavan i pouzdan, a radno opterećenje rada i održavanja je minimalno), i iznimno dug vijek trajanja (Ugrađeni sustav krugova s konstantnom temperaturom i napredni elektro-optički prekidač mikroračunala uvelike poboljšavaju vijek trajanja opreme, s vijekom trajanja većim od 15 godine).
3.2 Primjene u području prijevoza:
U cestovnim tunelima, optički senzori mogu se koristiti za praćenje parametara kao što su temperatura i vlažnost unutar tunela, pravodobno otkrivanje opasnih situacija kao što su požari i poplave, i alarmne sustave kako bi se osigurala sigurnost vozila i putnika. Optički senzori također imaju važnu vrijednost primjene u izgradnji inteligentnih transportnih sustava i nadzoru sigurnosti vozila, kao što je praćenje temperature ključnih dijelova vozila kako bi se osigurala sigurnost i pouzdanost rada vozila.
3.3 Primjena u elektranama:
U usporedbi s tradicionalnim kabelom za senzor temperature, Sustav za praćenje temperature optičkih vlakana je progresivnost. U elektranama, optički temperaturni senzori mogu pratiti temperaturu opreme u stvarnom vremenu tijekom rada, kao što je praćenje temperature velike opreme kao što su generatori i transformatori. Oni mogu pravodobno otkriti abnormalne situacije poput pregrijavanja, čime se izbjegavaju kvarovi opreme i osigurava normalan rad elektrana.
4. Preporučena oprema za praćenje temperature optičkih vlakana
FJINNO-ov IF-C Fluorescentni sustav za mjerenje temperature optičkih vlakana:
Fluorescentna sposobnost protiv smetnji i metoda mjerenja: Ima karakteristiku otpornosti na elektromagnetske smetnje, a na optička vlakna kao medij za prijenos signala ne utječu elektromagnetske smetnje, Osiguravanje točnog praćenja temperature u blizini visokonaponske elektroenergetske opreme. Podržava mjerenje u više točaka, Na fluorescentnom odašiljaču temperature od optičkih vlakana može se postaviti više mjernih sučelja kako bi se postiglo praćenje temperature u više točaka.
5. Kako odabrati prikladno rješenje za praćenje temperature optičkih vlakana
5.1: Razmotrite zahtjeve scenarija mjerenja:
Zahtjevi za temperaturni raspon: Različite tehnologije praćenja temperature optičkih vlakana primjenjive su na različite temperaturne raspone. Npr, tehnologija senzora temperature optičkih vlakana od fluorescentnog zračenja prikladna je za temperaturni raspon od -50~200 °C. Ako je temperatura okoline koja se mjeri niska ili visoka, potrebna je prilagođena shema praćenja temperature optičkih vlakana koja može pokriti ovaj temperaturni raspon.
5.2: Mjerne točke i područja:
Ako se radi o mjerenju temperature u jednoj točki, kao što je mjerenje temperature na ključnom dijelu unutar električne opreme, Prikladnije su metode mjerenja temperature temeljene na točkama kao što su tehnologija senzora temperature vlakana fluorescentnog zračenja ili tehnologija mjerenja temperature vlakana galijevog arzenida; Ako je potrebno praćenje temperature za kontinuirana područja ili više točaka, kao što su ormarići, Kabelske police, i podzemni tunelski kabeli u komunikacijskim energetskim zgradama, distribuirani sustavi za nadzor temperature optičkih vlakana (DTS) prikladniji su za praćenje temperature u više područja.
5.3: Razmotrite karakteristike performansi senzora:
Točnost i stabilnost: U nekim scenarijima koji zahtijevaju visoku točnost mjerenja temperature, kao što je praćenje temperature u stvarnom vremenu tijekom kirurških zahvata u medicinskom području, Potrebno je odabrati visoko precizne senzore temperature od optičkih vlakana.
5.4: Brzina odziva senzora:
U nekim scenarijima gdje su potrebne brze promjene temperature, kao što su sustavi za dojavu požara, senzori moraju imati veliku brzinu odziva kako bi pravovremeno otkrili abnormalna povećanja temperature i izdali alarme. Brzina odziva različitih temperaturnih senzora optičkih vlakana varira i treba je odabrati prema specifičnim scenarijima primjene.
5.5: Uzmite u obzir čimbenike troškova:
Trošak za opremu: Proces proizvodnje optičkih temperaturnih senzora visokih performansi složen je i skup, čime se ograničava njihova opsežna primjena. Npr, optički senzori galijevog arzenida imaju brojne prednosti, Ali njihov je trošak relativno visok. U slučaju ograničenog proračuna, Potrebno je sveobuhvatno razmotriti troškove opreme i odabrati isplativo rješenje za praćenje temperature fluorescentnih vlakana.
5.6: Troškovi instalacije i održavanja:
Složenost ugradnje različitih rješenja za nadzor temperature optičkih vlakana varira, a troškovi instalacije također se mogu razlikovati. Npr, in the distributed fiber optic temperature monitoring system in the communication power building, Način polaganja optičkih kabela, Instalacija i puštanje u rad opreme utjecat će na troškove instalacije. U isto vrijeme, Potrebno je uzeti u obzir i troškove održavanja, kao što je vijek trajanja opreme, je li sklon kvarovima, i poteškoće u popravku nakon kvara. Neki uređaji s funkcijama samodijagnoze i daljinskog održavanja mogu imati veće troškove opreme, ali u smislu dugoročnih troškova održavanja, mogu biti isplativiji.
Senzor temperature od optičkih vlakana, Inteligentni sustav nadzora, Distribuirani proizvođač optičkih vlakana u Kini
 |
 |
 |
