Sistem fluorescent de măsurare a temperaturii cu fibră optică: scenarii și avantaje ale aplicației gazdă

Senzor de temperatură cu fibră optică, Sistem inteligent de monitorizare, Producător de fibră optică distribuită în China

Termometrele cu fibră optică fluorescentă sunt dispozitive de măsurare a temperaturii bazate pe fenomenul de fotoluminiscență al materialelor fluorescente. Comparativ cu metodele tradiționale de măsurare a termocuplurilor, Aceste dispozitive oferă rezistență la interferențe electromagnetice, coroziune, și medii cu temperatură și presiune ridicată. Sunt capabile să detecteze temperatura în timp real în condiții externe dure, prezentarea perspectivelor largi de aplicare. Sistemul de măsurare a temperaturii cu fibră optică fluorescentă Hua Guang Tian Rui, dezvoltat folosind tehnologia de termometrie cu fibră optică fluorescentă, elucidează avantajele unice ale acestei tehnologii față de alte metode de măsurare a temperaturii. Această lucrare aprofundează principiile de funcționare ale termometrului cu fibră optică de fluorescență, analizează factorii cheie care afectează măsurarea temperaturii, și stabilește o bază teoretică pentru proiectarea dispozitivului. Este prezentat un design integrat al termometrului, inclusiv optică, Circuitele, software, Componente structurale, și algoritmi. Fezabilitatea soluției globale este validată prin experimente comparative de măsurare a temperaturii, analizat cu date reale. În cele din urmă, Sunt oferite un rezumat și o perspectivă pentru sistemul de măsurare a temperaturii cu fibră optică, sugerarea de direcții și idei pentru îmbunătățiri viitoare.

Aspecte tehnice ale termometrului cu fibră optică de fluorescență:

(1) Tehnologii cheie în structura opto-mecanică:

Utilizarea unei singure fibre atât pentru transmiterea semnalului de excitație, cât și a semnalului fluorescent, reducerea volumului instrumentului și a pierderii de fluorescență.

Utilizarea filtrelor optice pentru a face diferența între lumina de excitație și fluorescență.

Tehnici avansate de sigilare a sondei de fluorescență cu fibră optică.

(2) Tehnologii cheie în circuitul de demodulare:

Reglarea dinamică a semnalului de intrare pentru a realiza comutarea periodică a sursei de lumină și reglarea puterii de ieșire, atingerea indirectă a modulării amplitudinii semnalului de eșantionare.

Aplicarea semnalelor corectate pentru amplificarea și corecția polarizării semnalului de eșantionare.

Eficientizarea componentelor circuitului, control integrat, prelucrare, și funcții de comunicare într-un singur cip, facilitarea miniaturizării termometrului.

Utilizarea algoritmilor de potrivire pentru calcularea duratei de viață a fluorescenței și conversia acesteia în temperatură.

Aplicarea algoritmilor de filtrare la rezultatele duratei de viață a fluorescenței pentru a reduce erorile și a îmbunătăți acuratețea ieșirii.

Proiectarea termometrului cu fibră optică de fluorescență:

Calea optică a sondei de fluorescență adoptă o tehnologie avansată față de schemele tradiționale de protecție, îmbunătățirea flexibilității și etanșării sondei.

Caracteristicile electrice ale componentelor demodulatorului variază în funcție de temperatură. Reglarea dinamică a semnalului este adăugată la circuit pentru a stabiliza forma de undă și a echilibra precizia împotriva erorilor.

În segmentul de prelucrare a datelor, O metodă de filtrare compozită este propusă pentru a reduce eficient erorile și a spori precizia rezultatelor.

În segmentul de software, O varietate de moduri de lucru și configurații de citire a parametrilor sunt concepute pentru a îmbunătăți adaptabilitatea sistemului.

Justificarea utilizării termometriei cu fibră optică de fluorescență:

Temperatura este o referință esențială în producția și viața de zi cu zi. Cu progres tehnologic continuu și dezvoltare socială, Cerințele de precizie în producția industrială și în viața de zi cu zi devin din ce în ce mai stricte. De exemplu, Producția de oțel necesită controale stricte ale temperaturii, de la prelucrarea materiilor prime până la fabricarea fierului, Turnare, și rulare. Similar, în viața de zi cu zi, Monitorizarea și controlul temperaturilor sunt esențiale pentru siguranța și gustul alimentelor proaspete în timpul transportului. Importanța măsurării precise a temperaturii este astfel evidentă. Pe măsură ce cerințele tehnice devin mai specializate și mai rafinate, Cererea de dispozitive de măsurare a temperaturii special construite pentru diverse medii specializate și nevoi unice crește, de asemenea,. În condiții de mediu speciale și extreme, precum și în conformitate cu cerințele de răspuns dinamic rapid, Măsurare de la distanță, și măsurători în mai multe puncte, măsurarea tradițională a temperaturii și transmiterea semnalului sunt din ce în ce mai incapabile să facă față acestor condiții dificile.

Rolul termometriei fibrei optice de fluorescență:

Dispozitivele tradiționale de măsurare a temperaturii se confruntă cu dificultăți practice în multe medii speciale de măsurare, cum ar fi condiții dure, cum ar fi coroziunea,, presiune ridicată, spații închise, sau zone cu interferențe electromagnetice puternice, cum ar fi monitorizarea temperaturii motoarelor sau a transformatoarelor de înaltă tensiune. Abordarea acestor provocări, Noii senzori de temperatură trebuie să aibă rezistență la interferențe electromagnetice puternice, proprietăți bune de izolare, răspuns rapid, și dimensiuni compacte. Odată cu apariția diferitelor materiale noi, Procese, și metode de măsurare, Au apărut multe tipuri noi de dispozitive de măsurare a temperaturii. Printre acestea se numără dispozitivele de măsurare a temperaturii bazate pe tehnologia de comunicații prin fibră optică.

Înainte de apariția tehnologiei de măsurare a fluorescenței cu fibră optică, Existau deja diverse tehnici de măsurare a temperaturii. Primul termometru cu mercur a fost creat în 1714, bazat pe tehnologia de măsurare a expansiunii care funcționează pe principiul expansiunii și contracției termice; volumul de mercur se schimbă odată cu temperatura. Scala termometrului cu mercur afișează în mod viu valorile temperaturii. După aceasta, Au fost dezvoltate alte tehnologii de măsurare folosind diferite materiale, cum ar fi gaze și metale. Odată cu avansarea tehnologiei, Dezvoltarea electronicii a introdus noi idei și tehnici de măsurare. Termocupluri, pe baza diferitelor proprietăți electrice ale componentelor electronice la diferite temperaturi, sunt cea mai utilizată tehnologie de măsurare a temperaturii în prezent. Mai mult, Tehnologia de comunicații optice a introdus o nouă direcție pentru măsurarea temperaturii. Dispozitivele de măsurare a temperaturii în infraroșu pot măsura temperatura de la distanță și pe o suprafață mare, Utilizarea diferitelor proprietăți de radiație termică ale obiectelor la temperaturi diferite, precum și metode de măsurare indirectă folosind materiale fluorescente și grătare.

Caracteristicile diferitelor sisteme de măsurare a temperaturii

Această lucrare examinează caracteristicile diferitelor sisteme de măsurare a temperaturii, evidențierea avantajelor și dezavantajelor respective. De la sistemele ieftine și simple bazate pe expansiune până la termometria sofisticată a fibrei optice de fluorescență, Fiecare tehnologie oferă beneficii unice și prezintă provocări distincte. Studiul aprofundează, de asemenea, aplicațiile sistemelor de măsurare a temperaturii cu fibră optică de fluorescență, care sunt foarte apreciate în diverse domenii, inclusiv terapii medicale, monitorizarea temperaturii transformatorului, și aplicații de înaltă tensiune. Odată cu apariția noilor materiale și extinderea continuă a domeniilor de aplicare, Potențialul de dezvoltare ulterioară a performanței senzorilor este vast. Apariția de noi materiale sensibile oferă noi oportunități pentru proiectarea senzorilor, Promițând un rol semnificativ pentru tehnologia de detectare a temperaturii cu fibră optică de fluorescență în industriile specializate.

Sistem de măsurare a temperaturii bazat pe expansiune:

Avantaje:

Rentabile.

Operare și citire ușor de utilizat.

Simplu, Design ușor de fabricat.

Dezavantajele:

Precizie scăzută.

Predispus la deteriorare.

Lipsește capacitățile de automatizare.

Sistem de măsurare a temperaturii cu termoviziune în infraroșu:

Avantaje:

Măsurarea temperaturii fără contact.

Utilizare convenabilă.

Cost redus.

Dezavantajele:

Marjă de eroare ridicată.

Măsoară doar temperatura suprafeței.

Costuri de inspecție manuală.

Sistem de măsurare a temperaturii fără fir:

Avantaje:

Instalare ușoară.
Cost redus.
Dezavantajele:

Fiabilitate slabă; Funcționează cu baterii cu durată de viață scurtă și rată ridicată de alarme false.

Poate afecta performanța izolatorilor.

Dimensiunea mare a senzorului poate afecta disiparea căldurii, care prezintă pericole pentru siguranța echipamentelor primare.

Sistem de măsurare a temperaturii grătarului Fiber Bragg:

Avantaje:

Permite măsurarea temperaturii cvasi-distribuite, Potrivit pentru măsurători pe distanțe lungi și pe suprafețe mari.

Folosește tehnologia fibrei optice, rezistent la interferențe electromagnetice.

Proprietăți bune de izolare.

Dezavantajele:

Sondele mari cu senzori îngreunează instalarea.

Fiabilitate scăzută; Grătarele sunt susceptibile la desensibilizare și eșec.

Durată de viață scurtă.

Incompatibil cu implementarea individuală a cabinetului; nu are capabilități de afișare locală.

Scump.

Sistem de măsurare a temperaturii cu fibră optică fluorescentă:

Avantaje:

Sigur și fiabil, fără calibrare cu consistență excelentă, Interschimbabilitate, și stabilitate.

Durată lungă de viață, fără întreținere.

Dimensiune mică a sondei, capabil să pătrundă în sursele de căldură pentru o monitorizare precisă.

Rezistent la interferențe electromagnetice cu proprietăți bune de izolare.

Permite afișarea locală, integrare ușoară în sistemele de control.

Instalare simplă.

Tehnologia de măsurare a temperaturii de fluorescență, pe baza fotoluminescenței materialelor fluorescente, Transformă semnalele de temperatură în semnale optice. Utilizarea eficienței fibrei optice pentru transmiterea semnalului, realizează în mod eficient în timp real, măsurarea temperaturii pe distanțe lungi. Această tehnologie moștenește avantajele detectării cu fibră optică și, comparativ cu alte tehnici de măsurare, oferă beneficii suplimentare, cum ar fi rezistența la coroziune, Dimensiune compactă, și a redus interferențele electromagnetice. Mai mult, Se caracterizează printr-o durată lungă de viață, Funcționare fără întreținere, și o bună stabilitate și consistență. Suplimentar, Sistemul dispune de afișare în timp real, ușurința integrării în alte sisteme, și instalare simplă.

Scenarii de aplicare pentru sistemele de măsurare a temperaturii cu fibră optică de fluorescență:

Tehnologia de măsurare a temperaturii de fluorescență, cu rezistența sa la interferențe electromagnetice, Dimensiuni mici, răspuns dinamic bun, rezistența la coroziune, distanțe mari de transmisie, și pierderi reduse de transmisie, s-a extins dincolo de monitorizarea și măsurarea de rutină a temperaturii în producția și viața zilnică. Domeniile sale de aplicare includ acum medii specializate și brevetate, cum ar fi tratamentele de încălzire cu microunde în aplicații medicale, detectarea temperaturii interne în transformatoare, și monitorizarea temperaturii în stațiile de transformare, atrăgând atenția și cercetările semnificative din partea cercetătorilor.

În transformatoare, Căldura excesivă generată în timpul funcționării poate afecta performanța diferitelor componente, modificarea capacității de încărcare, Fiabilitate operațională, și durata de viață. În sistemul curent de alimentare, Transformatoarele imersate în ulei sunt utilizate pe scară largă. Structura subțire a sondei de fluorescență cu fibră optică permite instalarea pe bobine de transformator, minimizarea întârzierii de monitorizare a datelor și îmbunătățirea preciziei de monitorizare.

Monitorizarea temperaturii dulapului de înaltă tensiune cu sistem de măsurare a temperaturii cu fibră optică de fluorescență:

Dulapurile de înaltă tensiune sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele electrice pentru a controla conexiunile și deconectările de tensiune. Principalele puncte de măsurare a temperaturii din aceste dulapuri sunt îmbinările de contact, care sunt de obicei amplasate în spații înguste. Dimensiunea compactă și forma subțire a sondelor de fluorescență cu fibră optică le permit să fie ușor îndoite și introduse în aceste spații restrânse, unde pot fi atașate la contacte staționare fără a afecta funcționarea normală a echipamentului, sporind astfel siguranța. Mai mult, Tehnologia de măsurare a temperaturii cu fibră optică de fluorescență este, de asemenea, aplicabilă în explorarea cărbunelui și a petrolului și în producția industrială pentru scenarii stricte de monitorizare a temperaturii pe termen lung, cum ar fi depozitarea materialelor precum petrolul și gazele naturale.

Cercetările privind tehnologia de măsurare a temperaturii de fluorescență prin fibră optică au continuat de mulți ani. Odată cu apariția de noi dispozitive și extinderea domeniilor de aplicare, Există încă loc semnificativ de dezvoltare în ceea ce privește performanța senzorilor. Suplimentar, Afluxul constant de materiale cu performanțe superioare și noi materiale sensibile oferă opțiuni noi pentru proiectarea senzorilor. Ca tehnologie promițătoare, Detectarea temperaturii de fluorescență cu fibră optică poate fi aplicată pe scară largă în industriile speciale, cum ar fi tratamente medicale, monitorizarea echipamentelor electrice de înaltă tensiune, prelucrare metalurgică, și aerospațial pentru detectarea online a temperaturii. Deci, stabilirea unui sistem cuprinzător de teorii pentru detectarea temperaturii de fluorescență prin fibră optică și furnizarea de, tehnologia practică este crucială pentru îmbunătățirea standardului instrumentelor științifice în acest domeniu în China.