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全面解說關于光纖溫度傳感器測量系統的操作理念以及優勢

來源:發表時間:2019-05-17


    上海自動化儀表三廠最基本的光纤温度传感器是解决特定测量问题的非常有效但昂贵的方法。这些包括监测家用和工业微波炉的温度曲线,检查电力变压器油,电动机/发电机绕组和类似区域的温度,其中主要问题是在非常高的电磁场中操作相当精确的温度探头。

使用光纖測量溫度的操作理念:


 
    金属探针要么显着地扭曲电磁场(例如,在微波炉中),要么受到非常高的干扰,产生虚假的读数。其他应用领域利用设备的小尺寸或化学钝性,包括在腐蚀性溶剂中操作或检查极端局部现象(例如激光加热)或确定辐射和透热疗法的选择性。
    探针的原理非常简单,如图所示。稀土荧光粉由紫外光源激发,返回光谱分为“红色”和“绿色”成分,其强度比是荧光体温度的简单单值函数。
    对于精确测量,探测器和馈电光纤需要校准,特别是对于探测器,校准是环境温度的函数。该仪器现已经历了几代,以改进基本概念,在大约-50°C至±200°C的温度范围内,在亚秒积分时间内能够达到约±0.1°C的精度。

准分布式光纖溫度測量系統:


    受激拉曼散射(SRS)分布式温度探头是这些中最成熟的,并且与许多点传感器一样。在拉曼反向散射过程中(以及在自发布里渊后向散射过程中),斯托克斯和反斯托克斯线的幅度通过简单的exp(-DE / kT)关系与这些线之间的能隙相关。
    因此,测量该比率会立即产生温度。该比率与温度唯一相关,不受其他外部参数的影响。

 

    系统框图如上所示。这种系统目前可用的性能使得在1分钟的积分时间内分辨率大约为1K,分辨率长度为1到几米,而总的询问长度为千米。
    这使用简单的阶跃折射率光纤,其中芯材料的折射率具有与包覆材料不同的温度系数。设计温度系数,使得在特定的阈值温度下,两个指数变得相等,然后包层的指数超过核心的指数。在此部分中,不再引导灯光。然后,简单的强度透射率测量对沿着光纤的特定点处的该阈值温度的出现非常敏感。
    如果与光时域反射计一起使用,则可以定位发生第一个事件的位置。该系统现在用作液化天然气储罐的温度报警器。

    光纤温度测量的优势:
    免疫传感器系统内以及光学馈送和返回引线内的电磁干扰
    内在分布式测量的能力
    热电偶传感器系统本身的化学钝化性和固有的抗腐蚀性
    体积小,提供物理,化学和电气无创测量系统
    机械坚固性和灵活性:光纤非常坚固和有弹性 - 它们可承受百分之几的应变。
    高温性能:二氧化硅在超过1500°C时熔化

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