Skenarët e aplikimit dhe avantazhet e sistemit të matjes së temperaturës me fibra optike fluoreshente

Sensori i temperaturës me fibër optike, Intelligent monitoring system, Distributed fiber optic manufacturer in China

Termometrat me fibra optike me fluoreshencë janë pajisje për matjen e temperaturës bazuar në fenomenin e fotolumineshencës së materialeve fluoreshente. Krahasuar me metodat tradicionale të matjes së termoçiftit, këto pajisje ofrojnë rezistencë ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike, korrozioni, dhe mjedise me temperaturë dhe presion të lartë. Ata janë në gjendje të zbulojnë temperaturën në kohë reale në kushte të vështira të jashtme, duke paraqitur perspektiva të gjera aplikimi. Sistemi i matjes së temperaturës me fibra optike me fluoreshencë të Hua Guang Tian Rui, zhvilluar duke përdorur teknologjinë e termometrisë me fibra optike fluoreshente, sqaron avantazhet unike të kësaj teknologjie ndaj metodave të tjera të matjes së temperaturës. Ky punim trajton parimet e punës së termometrit me fibër optike fluoreshente, analizon faktorët kryesorë që ndikojnë në matjen e temperaturës, dhe vendos një bazë teorike për projektimin e pajisjes. Është paraqitur një dizajn i integruar i termometrit, duke përfshirë optikën, qark, software, komponentët strukturorë, dhe algoritme. Fizibiliteti i zgjidhjes së përgjithshme vërtetohet përmes eksperimenteve krahasuese të matjes së temperaturës, analizuar me të dhënat aktuale. Së fundi, ofrohet një përmbledhje dhe perspektivë për sistemin e matjes së temperaturës me fibra optike, duke sugjeruar drejtime dhe ide për përmirësime në të ardhmen.

Aspektet teknike të termometrit me fibër optike me fluoreshencë:

(1) Teknologjitë kryesore në strukturën opto-mekanike:

Përdorimi i një fibre të vetme si për transmetimin e sinjalit të ngacmimit ashtu edhe për sinjalin fluoreshent, duke reduktuar volumin e instrumentit dhe humbjen e fluoreshencës.

Përdorimi i filtrave optikë për të bërë dallimin midis dritës së ngacmimit dhe fluoreshencës.

Teknika të avancuara për mbylljen e sondës me fibër optike fluoreshente.

(2) Teknologjitë kryesore në qarkun e demodulimit:

Rregullimi dinamik i hyrjes së sinjalit për të arritur ndërrimin periodik të burimit të dritës dhe rregullimin e fuqisë dalëse, duke arritur në mënyrë indirekte modulimin e amplitudës së sinjalit të kampionimit.

Aplikimi i sinjaleve të korrigjuara për amplifikimin dhe korrigjimin e paragjykimit të sinjalit të kampionimit.

Rritja e komponentëve të qarkut, duke integruar kontrollin, përpunimit, dhe funksionet e komunikimit në një çip të vetëm, duke lehtësuar miniaturizimin e termometrit.

Përdorimi i algoritmeve të përshtatjes për llogaritjen e jetëgjatësisë së fluoreshencës dhe konvertimin e saj në temperaturë.

Aplikimi i algoritmeve të filtrimit në jetëgjatësinë e fluoreshencës rezulton për të zvogëluar gabimin dhe për të përmirësuar saktësinë e daljes.

Dizajni i termometrit me fibër optike fluoreshence:

Rruga optike e sondës së fluoreshencës miraton teknologji të avancuar mbi skemat tradicionale të mbrojtjes, duke rritur fleksibilitetin dhe vulosjen e sondës.

Karakteristikat elektrike të komponentëve të demodulatorit ndryshojnë me temperaturën. Rregullimi dinamik i sinjalit shtohet në qark për të stabilizuar formën e valës dhe për të balancuar saktësinë ndaj gabimit.

Në segmentin e përpunimit të të dhënave, propozohet një metodë e përbërë filtrimi për të reduktuar në mënyrë efektive gabimet dhe për të rritur saktësinë e rezultatit.

Në segmentin e softuerit, një shumëllojshmëri mënyrash pune dhe konfigurimesh të leximit të parametrave janë krijuar për të përmirësuar përshtatshmërinë e sistemit.

Arsyetimi për përdorimin e termometrisë me fibra optike me fluoreshencë:

Temperatura është një referencë thelbësore në prodhimin dhe jetën e përditshme. Me përparim të vazhdueshëm teknologjik dhe zhvillim shoqëror, kërkesat për saktësi në prodhimin industrial dhe jetën e përditshme bëhen gjithnjë e më të rrepta. Për shembull, prodhimi i çelikut kërkon kontrolle të rrepta të temperaturës nga përpunimi i lëndëve të para deri tek prodhimi i hekurit, që hedh, dhe rrotullimi. Në mënyrë të ngjashme, në jetën e përditshme, monitorimi dhe kontrolli i temperaturave janë thelbësore për sigurinë dhe shijen e ushqimit të freskët gjatë transportit. Rëndësia e matjes së saktë të temperaturës është pra e vetëkuptueshme. Ndërsa kërkesat teknike bëhen më të specializuara dhe të rafinuara, Kërkesa për pajisje matëse të temperaturës të ndërtuara me qëllim për mjedise të ndryshme të specializuara dhe nevoja unike gjithashtu rritet. Në kushte të veçanta dhe ekstreme mjedisore, si dhe sipas kërkesave për reagim të shpejtë dinamik, matje në distancë, dhe matje me shumë pika, Matja tradicionale e temperaturës dhe transmetimi i sinjalit janë gjithnjë e më të paaftë për të përmbushur këto kushte sfiduese.

Roli i termometrisë së fibrave optike me fluoreshencë:

Pajisjet tradicionale të matjes së temperaturës përballen me vështirësi praktike në shumë mjedise të veçanta matëse, të tilla si kushtet e vështira si korrozioni, shtypje e lartë, hapësira të kufizuara, ose zona me interferencë të fortë elektromagnetike, si monitorimi i temperaturës së motorëve ose transformatorëve të tensionit të lartë. Adresimi i këtyre sfidave, Në përgjithësi kërkohet që sensorë të rinj të temperaturës të kenë rezistencë ndaj ndërhyrjeve të forta elektromagnetike, veti të mira izoluese, përgjigje e shpejtë, dhe madhësi kompakte. Me ardhjen e materialeve të reja të ndryshme, proceset, dhe metodat e matjes, janë shfaqur shumë lloje të reja të pajisjeve për matjen e temperaturës. Ndër to janë pajisjet e matjes së temperaturës të bazuara në teknologjinë e komunikimit me fibra optike.

Para ardhjes së teknologjisë së matjes së fluoreshencës me fibra optike, teknika të ndryshme të matjes së temperaturës tashmë ekzistonin. Termometri i parë me merkur u krijua në 1714, bazuar në teknologjinë e matjes së zgjerimit që funksionon në parimin e zgjerimit dhe tkurrjes termike; vëllimi i merkurit ndryshon me temperaturën. Shkalla e termometrit të merkurit tregon gjallërisht vlerat e temperaturës. Në vijim të kësaj, janë zhvilluar teknologji të tjera matëse që përdorin materiale të ndryshme si gazet dhe metalet. Me avancimin e teknologjisë, zhvillimi i elektronikës ka prezantuar ide dhe teknika të reja matëse. Termoçiftet, bazuar në vetitë e ndryshme elektrike të komponentëve elektronikë në temperatura të ndryshme, janë teknologjia më e përdorur për matjen e temperaturës sot. Për më tepër, Teknologjia e komunikimit optik ka prezantuar një drejtim të ri për matjen e temperaturës. Pajisjet matëse të temperaturës me rreze infra të kuqe mund të matin temperaturën nga një distancë dhe në një zonë të madhe, duke shfrytëzuar vetitë e ndryshme të rrezatimit termik të objekteve në temperatura të ndryshme, si dhe metodat indirekte të matjes duke përdorur materiale fluoreshente dhe grila.

Karakteristikat e sistemeve të ndryshme të matjes së temperaturës

Ky punim shqyrton tiparet e sistemeve të ndryshme të matjes së temperaturës, duke theksuar avantazhet dhe disavantazhet e tyre përkatëse. Nga sistemet e lira dhe të drejtpërdrejta të bazuara në zgjerim deri te termometria e sofistikuar e fibrave optike me fluoreshencë, çdo teknologji ofron përfitime unike dhe paraqet sfida të ndryshme. Studimi gjithashtu thellohet në aplikimet e sistemeve të matjes së temperaturës me fibra optike fluoreshente, të cilat vlerësohen shumë në fusha të ndryshme, duke përfshirë terapitë mjekësore, monitorimi i temperaturës së transformatorit, dhe aplikimet e tensionit të lartë. Me ardhjen e materialeve të reja dhe zgjerimin e vazhdueshëm të fushave të aplikimit, potenciali për zhvillim të mëtejshëm në performancën e sensorit është i madh. Shfaqja e materialeve të reja të ndjeshme ofron mundësi të reja për dizajnimin e sensorëve, duke premtuar një rol të rëndësishëm për teknologjinë e sensorit të temperaturës me fibra optike fluoreshente në industri të specializuara.

Sistemi i matjes së temperaturës me bazë zgjerimi:

Përparësitë:

Me kosto efektive.

Funksionimi dhe leximi i lehtë për përdoruesit.

E thjeshtë, dizajn i lehtë për t'u prodhuar.

Disavantazhet:

Saktësi e ulët.

Të prirur ndaj dëmtimit.

I mungojnë aftësitë e automatizimit.

Sistemi i matjes së temperaturës me imazhe termike me rreze infra të kuqe:

Përparësitë:

Matja e temperaturës pa kontakt.

Përdorim i përshtatshëm.

Çmim i ulët.

Disavantazhet:

Marzhi i lartë i gabimit.

Mat vetëm temperaturën e sipërfaqes.

Kostot e inspektimit manual.

Sistemi i matjes së temperaturës me valë:

Përparësitë:

Instalim i lehtë.
Çmim i ulët.
Disavantazhet:

Besueshmëri e dobët; funksionon me bateri me jetëgjatësi të shkurtër dhe shkallë të lartë të alarmit fals.

Mund të ndikojë në performancën e izolatorëve.

Madhësia e madhe e sensorit mund të ndikojë në shpërndarjen e nxehtësisë, duke paraqitur rreziqe sigurie për pajisjet parësore.

Sistemi i matjes së temperaturës së grilave me fibra Bragg:

Përparësitë:

Mundëson matjen e temperaturës pothuajse të shpërndarë, i përshtatshëm për matje në distanca të gjata dhe në sipërfaqe të mëdha.

Përdor teknologjinë e fibrave optike, rezistente ndaj interferencave elektromagnetike.

Karakteristikat e mira izoluese.

Disavantazhet:

Sondat e mëdha të sensorëve e bëjnë instalimin të vështirë.

Besueshmëri e ulët; grilat janë të ndjeshme ndaj desensibilizimit dhe dështimit.

Jetëgjatësi e shkurtër.

E papajtueshme me zbatimin individual të kabinetit; i mungojnë aftësitë e shfaqjes lokale.

Të shtrenjta.

Sistemi i matjes së temperaturës me fibra optike me fluoreshencë:

Përparësitë:

I sigurt dhe i besueshëm, pa kalibrim me qëndrueshmëri të shkëlqyer, këmbyeshmëria, dhe stabiliteti.

Jetëgjatësi e gjatë, pa mirëmbajtje.

Madhësia e sondës së vogël, të aftë për të depërtuar në burimet e nxehtësisë për monitorim të saktë.

Rezistent ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike me veti të mira izoluese.

Lejon shfaqjen lokale, integrim i lehtë në sistemet e kontrollit.

Instalim i thjeshtë.

Teknologjia e matjes së temperaturës së fluoreshencës, bazuar në fotolumineshencën e materialeve fluoreshente, konverton sinjalet e temperaturës në sinjale optike. Përdorimi i efikasitetit të fibrave optike për transmetimin e sinjalit, ai arrin në mënyrë efektive në kohë reale, matja e temperaturës në distanca të gjata. Kjo teknologji trashëgon avantazhet e sensorit të fibrave optike dhe, krahasuar me teknikat e tjera të matjes, ofron përfitime shtesë si rezistenca ndaj korrozionit, madhësi kompakte, dhe reduktuar interferencat elektromagnetike. Për më tepër, karakterizohet nga një jetëgjatësi e gjatë, funksionim pa mirëmbajtje, dhe stabilitet dhe konsistencë të mirë. Për më tepër, sistemi përmban ekran në kohë reale, lehtësinë e integrimit në sisteme të tjera, dhe instalim i drejtpërdrejtë.

Skenarët e aplikimit për sistemet e matjes së temperaturës me fibra optike me fluoreshencë:

Teknologjia e matjes së temperaturës së fluoreshencës, me rezistencën e tij ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike, madhësia e vogël, përgjigje e mirë dinamike, rezistenca ndaj korrozionit, distanca të gjata transmetimi, dhe humbje të ulëta në transmetim, është shtrirë përtej monitorimit dhe matjes rutinë të temperaturës në prodhimin dhe jetën e përditshme. Its application areas now include specialized and proprietary environments such as microwave heating treatments in medical applications, internal temperature detection in transformers, and temperature monitoring in substations, drawing significant attention and research from scholars.

In transformers, excessive heat generated during operation can affect the performance of various components, altering the load capacity, operational reliability, and lifespan. In the current power system, oil-immersed transformers are extensively used. The fiber optic fluorescence probe’s slender structure allows for installation on transformer coils, minimizing data monitoring lag and enhancing monitoring precision.

High Voltage Cabinet Temperature Monitoring with Fluorescence Fiber Optic Temperature Measurement System:

High voltage cabinets are commonly used in electrical systems to control voltage connections and disconnections. The main temperature measurement points in these cabinets are the contact joints, which are typically located in narrow spaces. The compact size and slender shape of fiber optic fluorescence probes allow them to be easily bent and inserted into these confined spaces, where they can be attached to stationary contacts without affecting the normal operation of the equipment, thus enhancing safety. Për më tepër, fluorescence fiber optic temperature measurement technology is also applicable in coal and petroleum exploration and in industrial production for long-term strict temperature monitoring scenarios, such as the storage of materials like oil and natural gas.

Research on fiber optic fluorescence temperature measurement technology has continued for many years. With the emergence of new devices and the expansion of application fields, there is still significant room for development in sensor performance. Për më tepër, the constant influx of superior performance materials and new sensitive materials offers novel choices for sensor design. As a promising technology, fiber optic fluorescence temperature sensing can be widely applied in special industries, such as medical treatments, monitoring of high-voltage electrical equipment, metallurgical processing, and aerospace for online temperature detection. Therefore, establishing a comprehensive system of theories for fiber optic fluorescence temperature detection and providing simple, practical technology is crucial for improving the standard of scientific instrumentation in this field in China.