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強(qiáng)電磁場(chǎng)下的溫度測(cè)量。高頻與微波加熱方法受到人們重視,正在向如下領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展:金屬的高頻熔煉、焊接與淬火、橡膠的硫化、木材與織物的烘干以及制藥、化工,甚至家庭烹調(diào)等。光纖測(cè)溫技術(shù)在這些領(lǐng)域中有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗�既無(wú)導(dǎo)電部分引起的附加升溫,又不受電磁場(chǎng)的干擾。

高壓電器的溫度測(cè)量。最典型的應(yīng)用是高壓變壓器繞阻熱點(diǎn)的溫度測(cè)量。英國(guó)電能研究中心從20世紀(jì)70年代中期就開(kāi)始潛心研究這一課題,起初是為了故障診斷與預(yù)報(bào),后來(lái)又用于計(jì)算機(jī)電能管理的應(yīng)用,轉(zhuǎn)入了安全過(guò)載運(yùn)行,使系統(tǒng)處于最佳功率分配狀態(tài)。另一類(lèi)應(yīng)用的場(chǎng)合是各種高壓裝置,如發(fā)電機(jī)、高壓開(kāi)關(guān)、過(guò)載保護(hù)裝置,甚至架空電力線和地下電纜等。

易燃易爆物的生產(chǎn)過(guò)程與設(shè)備的溫度測(cè)量。光纖傳感器在本質(zhì)上是防火防爆器件,它不需要采用隔爆措施,十分安全可靠。與電學(xué)傳感器相比,既能降低成本又能提高靈敏度。例如,大型化工廠的反應(yīng)罐工作在高溫高壓狀態(tài),反應(yīng)罐表面溫度特性的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可確保其正確工作,將光纖沿反應(yīng)罐表面鋪設(shè)成感溫網(wǎng)格,這樣任何熱點(diǎn)都能被監(jiān)控,可有效地預(yù)防事故發(fā)生。

高溫介質(zhì)的溫度測(cè)量。在冶金工業(yè)中,當(dāng)溫度高于1300℃或1700℃時(shí),或者溫度雖不高但使用條件惡劣時(shí),尚存在許多測(cè)溫難題。充分發(fā)揮光纖測(cè)溫技術(shù)的優(yōu)勢(shì),其中有些難題可望得到解決。例如,鋼液、鐵液及相關(guān)設(shè)備的連續(xù)測(cè)溫問(wèn)題,高爐爐體的溫度分布等,有關(guān)這類(lèi)研究國(guó)內(nèi)外都正在進(jìn)行之中。

橋梁安全檢測(cè)。國(guó)內(nèi)在大橋安全檢測(cè)項(xiàng)目中,采用了光纖光柵傳感器,檢測(cè)大橋在各種情況下的應(yīng)力應(yīng)變和溫度變化情況。在大橋選定的端面上布設(shè)了8個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器和4個(gè)光纖光柵溫度傳感器,其中8個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器串接為1路,4個(gè)溫度傳感器串接為1路,然后由光纖傳輸?shù)綐蚬芩?實(shí)現(xiàn)大橋的集中管理。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,光纖光柵傳感器所取得的測(cè)試數(shù)據(jù)與預(yù)期結(jié)果一致。

鋼液澆鑄檢測(cè)。連鑄機(jī)在澆鑄時(shí),為防止鋼液被氧化、提高質(zhì)量,希望鋼液在與空氣完全隔絕的狀態(tài)下,從大包流到中間包。但實(shí)際上,在大包澆鑄完時(shí),是由操作員目視判斷渣是否流出,因而在大包澆鑄結(jié)束前5~10分鐘之間,密閉狀態(tài)已破壞。為了防止鑄坯質(zhì)量劣化及錯(cuò)誤判斷漏渣,研制出光纖漏渣檢測(cè)裝置。

2、無(wú)源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電絕緣、防爆性好

3、體積小,重量輕,可繞曲

4、靈敏度高,使用壽命長(zhǎng)

5、傳輸距離遠(yuǎn),維護(hù)方便

1、電磁/射頻環(huán)境,傳統(tǒng)的測(cè)溫方法受到嚴(yán)重干擾無(wú)法正常工作;

2、對(duì)精度、靈敏度,或者壽命、穩(wěn)定/可靠性等有特別高的要求;

3、安裝環(huán)境狹小,對(duì)傳感器尺寸有特殊要求;

4、易燃易爆、腐蝕環(huán)境,對(duì)安全性/耐腐蝕性有特殊要求。

5、雷擊,野外等惡劣環(huán)境中。

6、測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)能源供應(yīng)不方便的地方。

1、相位調(diào)制型光纖溫度傳感器,如馬赫-澤德?tīng)杕z干涉儀,fp法布里珀羅干涉儀,光纖光柵溫度傳感器另外還有幅度調(diào)制型,如微彎損耗調(diào)制偏振調(diào)制型等:雙元液晶測(cè)溫

2、熱輻射光纖溫度傳感器,利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射來(lái)傳感溫度,它是以光纖纖芯中的熱點(diǎn)本身所產(chǎn)生的黑體輻射現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。如藍(lán)寶石光纖溫度傳感器

3、傳光型光纖溫度傳感器,利用光纖作為傳輸測(cè)量信號(hào)的傳感器。敏感元件不是光纖。如半導(dǎo)體光吸收傳感器,熒光光纖溫度傳感器,熱色效應(yīng)光纖溫度傳感器,

光纖非線性測(cè)溫:拉曼效應(yīng) ROTDR 布里淵效應(yīng)BOTDR

目前具備商業(yè)化應(yīng)用的有:rotdr測(cè)溫,光纖光柵測(cè)溫,fp光纖測(cè)溫,熒光光纖測(cè)溫,黑體輻射光纖測(cè)溫以及各種傳光型光纖測(cè)溫。

光纖傳感系統(tǒng)通常是由探頭、傳輸光纖和信號(hào)解調(diào)器三個(gè)部分組成的,選擇光纖傳感產(chǎn)品時(shí),您要考慮以下。

確定了適用性以后,您就可以開(kāi)始進(jìn)行光纖傳感器產(chǎn)品的選擇了

1、根據(jù)您需要測(cè)量點(diǎn)數(shù)的多少,來(lái)確定采用"分布式"或者"單點(diǎn)式"傳感器,這涉及到單點(diǎn)成本、總成本問(wèn)題,以及安裝布局的問(wèn)題:

通常測(cè)量點(diǎn)少于20個(gè)時(shí),采用"單點(diǎn)式",如熒光式傳感器;fp,以及半導(dǎo)體吸收方式的

當(dāng)測(cè)量點(diǎn)多于30個(gè)時(shí),通常采用"分布式",如光纖光柵式傳感器等。

當(dāng)測(cè)量空間屬于線形測(cè)量區(qū)域的,測(cè)點(diǎn)多距離長(zhǎng)時(shí)采用分布式拉曼測(cè)溫,測(cè)點(diǎn)少可考慮fbg方式。

2、測(cè)量溫度范圍:

通常傳感器測(cè)溫范圍分4段:-40℃-+80℃;普通環(huán)境測(cè)量范圍,各種傳感器均可采用

-40℃-+250℃;電氣等高溫工業(yè)環(huán)境測(cè)量,各種傳感器均可采用

-40C-+400℃;高溫環(huán)境,此類(lèi)環(huán)境的傳感器必須特殊處理,普通光纖傳感器一般不滿足此類(lèi)測(cè)試要求。傳輸光纖必須采用如聚酰亞胺類(lèi)的耐高溫材料。

+20C-+60℃(醫(yī)學(xué))。

3、對(duì)精度和分辨率的要求:

通常測(cè)溫精度分五等:±0.05℃;高精度的一般有fp,熒光,半導(dǎo)體吸收,增敏后的fbg

±0.1℃;fbg的測(cè)試精度

±0.3℃;fbg的測(cè)試精度

±0.5℃;高精度的拉曼測(cè)溫

±1℃。拉曼測(cè)溫

4、探頭的工作類(lèi)型,常見(jiàn)的工作類(lèi)型有:浸入埋入型、接觸型和醫(yī)用型,線形分布式測(cè)量。

浸入型傳感器可以用于測(cè)量固體、液體和氣體的溫度。如工業(yè)用液體槽的測(cè)溫。浸入型傳感器經(jīng)過(guò)特殊處理,光纖的強(qiáng)度和韌性都很強(qiáng), 可以抵御液體槽中的化學(xué)腐蝕,另此類(lèi)傳感器可植入被測(cè)物體內(nèi)部。接觸型傳感器專(zhuān)門(mén)測(cè)量物體表面的溫度,如干式變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜 、高壓母線等高壓設(shè)備的溫度監(jiān)控。醫(yī)用型傳感器是特別為生命科學(xué)測(cè)量設(shè)計(jì),探頭小而細(xì),配合專(zhuān)用的解調(diào)器可以達(dá)到很快的響應(yīng)速度 和非常高的精度。線形測(cè)量中整個(gè)光纖即作為傳輸介質(zhì)亦作為感應(yīng)部分,詳情參見(jiàn)博文中的分布式溫度測(cè)量。

5、對(duì)探頭尺寸及光纖長(zhǎng)度的選擇:

用戶需要根據(jù)測(cè)量對(duì)象及環(huán)境的的要求,來(lái)選擇探頭尺寸(直徑)及光纖長(zhǎng)度。

探頭直徑通常有:<0.5mm;0.5-1mm;2.3mm;3.2mm等,標(biāo)準(zhǔn)光纖長(zhǎng)度為2M,用戶可以根據(jù)需要來(lái)定制探頭光纖長(zhǎng)度和光纖延長(zhǎng)線長(zhǎng)度。同時(shí)還可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境,選擇光纖及光纖連接器的類(lèi)型:光纖的外層材質(zhì)一般有特氟龍、聚酰亞胺、PVC等;光纖連接器的類(lèi)型有:普通、水密、氣密,連接類(lèi)型有:FC、SC、ST、SMA;STMA;HFBR等。

6、對(duì)數(shù)據(jù)采樣頻率的要求:

光纖傳感器測(cè)溫系統(tǒng)的采樣頻率通常分:<=10Hz;20Hz;1kHz

7、對(duì)傳輸探測(cè)光纜的選擇

探測(cè)傳輸光纜采用的是單�；蛘叨嗄９饫w。多模光纖選擇50/125μm或62.5/125μm的兩種光纖。單模光纖為普通的smf-128.探測(cè)光纜本身 就是傳感器,通過(guò)它可以測(cè)得沿光纜所有點(diǎn)的溫度分布情況。探測(cè)光纜要求必須具有很好的熱傳導(dǎo)特性,同時(shí)可以在惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期生存 和工作。傳輸光纜的要求就是必須適應(yīng)傳輸線路內(nèi)的環(huán)境,另外光纜需考慮的問(wèn)題就是測(cè)試需要的光纜芯數(shù)。

探測(cè)光纜主要包括:探測(cè)火災(zāi)用,埋入型,測(cè)井等等,火災(zāi)探測(cè)必須采用阻燃材料的外護(hù)套,埋入型要考慮光纖的外保護(hù)。高溫型光纖涂 覆需采用耐溫材料,測(cè)井要考慮外護(hù)層的抗氫性能。

8、對(duì)信號(hào)輸出接口的選擇:

信號(hào)輸出分為模擬輸出和數(shù)字輸出。模擬輸出有:0-5V/10V電壓輸出和4-20mA電流輸出兩種,數(shù)字輸出有:RS-232;RS-485;USB;以太網(wǎng)等。

9、對(duì)安裝形式的選擇:

信號(hào)解調(diào)器通常有:手持便攜式和固定式、帶否顯示器等形式,固定式產(chǎn)品有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN滑軌安裝、PCB板、普通臺(tái)式及標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)柜式等。便攜式解調(diào)器器可以隨處記錄測(cè)量數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)上,在方便時(shí)再將數(shù)據(jù)回傳到計(jì)算設(shè)備上。

探頭安裝方式通常有:埋入,植入、膠帶捆綁、卡子固定、螺紋固定、膠粘等形式。

10、對(duì)價(jià)位的選擇

目前雖然各類(lèi)光纖傳感器還屬于高新技術(shù)產(chǎn)品,但是價(jià)位已經(jīng)有了很大降低普遍較高,用戶通常需要在產(chǎn)品性能/功能與價(jià)格之間進(jìn)行抉擇。選擇最佳性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品。