Волоконно-оптический термометр

Волоконно-оптические термометры могут использоваться в электромагнитным средах с сильным воздействием, в микроволновых полях, на электростанциях или во взрывобезопасных средах. местах и там, где измерения с помощью электрических датчиков температуры невозможны.

Структура

Один тип оптоволоконного датчика температуры состоит из полупроводникового кристалла арсенида галлия (GaAs), который установлен на конце оптического волокна. Зонд полностью неметаллический. Волоконно-оптический датчик полностью непроводящий и обеспечивает полную невосприимчивость к радиопомехам, электромагнитным помехам, ЯМР и микроволновому излучению, а также работоспособность при высоких температурах, искробезопасность и неинвазивное использование. ^{[ 1 ]}

Принцип измерения

Принцип работы основан на температурной зависимости запрещенной зоны GaAs. Кристалл GaAs, закрепленный на кончике волокна, будет прозрачным при длине волны выше 850 нм. Положение края полосы зависит от температуры и смещается примерно на 0,4 нм/К. Свет направляется через оптическое волокно на кристалл, где он поглощается и частично отражается в волокне. Миниатюрный спектрометр дает спектр с положением края полосы, по которому рассчитывается температура. ^{[ 2 ]}

Приложения

Медицинский

Волоконно-оптические датчики обеспечивают полную невосприимчивость к радиочастотному и микроволновому излучению и работоспособность при высоких температурах, поэтому их можно использовать для измерений на пациентах и материалах с помощью магнитно-резонансного сканера (МРТ). В сильных магнитных полях наблюдается небольшое смещение показаний температуры, примерно пропорциональное квадрату напряженности магнитного поля. На величину смещения также влияют ориентация кристалла GaAs в магнитном поле, геометрия кристалла GaAs и примеси в GaAs. Металлические датчики могут вызывать ошибки при получении изображения. датчики диаметром 0,5 Для специального лечения рака доступны мм. Их можно использовать минимально инвазивно для мониторинга температуры тканей. Еще одним применением метода волоконно-оптических измерений является лазерная терапия. Через эндоскоп подается энергия лазера, и температура измеряется с помощью оптоволоконного зонда в месте проведения терапии. ^{[ 3 ]}

Относящийся к окружающей среде

Промышленные территории часто загрязняют почву нефтью, токсичными и стойкими органическими соединениями. Для очистки этих полей прогрев почвы радиоволнами часто используют . Для мониторинга и контроля этого процесса используются оптоволоконные датчики. Мощный генератор будет доставлять энергию в радиочастотном диапазоне. Загрязненная почва покрывается электродами, которые будут нагревать поверхность диэлектрика. Кроме того, в почву закладывают несколько волоконно-оптических зондов. В зависимости от измеренного значения в почве могут реализовываться различные значения температуры и распределения температуры. В зависимости от уровня загрязнения температура будет немного повышена, чтобы активировать более интенсивное разложение почвенных организмов, или же почвенная вода будет конденсироваться в диапазоне температур до 150 °C вместе с непаростойкими органическими загрязнениями. Перфорированная система удаления воздуха из почвы удаляет пары и рециркулирует их в систему фильтров. ^{[ 4 ]}

Химическая и нефтехимическая

Оптоволоконные датчики температуры предназначены для работы в суровых и агрессивных средах. Датчики искробезопасны. В нем нет компонентов, создающих искры, приводящие к взрывам. Они состоят из полностью непроводящих компонентов и поэтому могут использоваться во взрывоопасных зонах. Они могут иметь длину до 2,5 миль, что позволяет проводить анализ за пределами опасной зоны. ^{[ 1 ]}

Микроволновая и радиочастотная среда

В установках с микроволновым нагревом будет выполняться химическое разложение под давлением и температурой для определения следов и ультра-следовых анализов в последующих процессах, поэтому было обнаружено, что при определенных условиях давления и температуры выход или эффективность экстракции или разложения процессы могут быть значительно улучшены. Таким образом, оптоволоконные датчики температуры — единственный способ контролировать температуру в микроволновой химии. ^{[ 3 ]}

Генератор и трансформатор

Требования современного общества относительно потребности в электроэнергии приближаются к полной мощности электростанций. Для обеспечения промышленной безопасности необходимо строго контролировать температуру. Генераторы высокой мощности часто заполняются водородом для эффективного охлаждения. Помимо сильно загрязненной электромагнитной среды, высок риск взрывов. Для измерений в этих зонах можно использовать только оптоволоконный термометр. ^{[ 2 ]}

Сушка древесины

При обновлении деревянных конструкций можно контролировать внутреннюю температуру древесины с помощью оптоволоконных датчиков температуры на месте. Термической сушки деревянных компонентов в установленном состоянии при температуре от 80 до 95 °C достаточно, чтобы воздействовать на заражение сухой гнилью, бороться и предотвращать повреждения. Зонды, используемые для измерения температуры, состоят из стеклянных волокон из ПТФЭ с оболочкой и наконечником из кристаллов GaAs (арсенида галлия) и полностью неметаллические. ^{[ 1 ]}

Электродвигатели

В промышленности машины и оборудование нарастают до предела своих возможностей. Двигатель большего или меньшего размера можно использовать для получения или потери лидерства. Со стороны потребителя, а также на двигателях с большим пробегом установлено значение. Измерение температуры по оптоволокну без внешних воздействий (магнитных полей, радиочастот, микроволн) может выполняться быстро и легко даже во взрывоопасных зонах. Их можно легко использовать для измерения температуры обмотки статора двигателя или температуры подшипников. Датчики помогают быстро обнаружить изменения температуры и сообщить об этом для принятия профилактических мер. ^{[ 1 ]}

Поставщики оптоволокна

По всему миру существует большое количество поставщиков и дистрибьюторов. Принципы измерения термометров различаются по стилю, большинство из них на самом деле представляют собой небольшие вариации радиационных термометров, другие зависят от контакта с объектом измерения. ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д [1] . Сайт производителя оптоволоконных термометров – Optocon AG. Проверено 10 апреля 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Доктор рер. физ. Клаус Реншен: Незаменимый метод измерения. В: Журнал MSR, 5/2007.
^ Jump up to: ^а ^б [2] Архивировано 10 октября 2014 г. в Wayback Machine . Сайт Агиля Лейпцига - Transferbrief. получено 10 апреля 2012 г.
^ [3] . Сайт производителя оптоволоконных термометров – Optocon AG. Проверено 10 апреля 2012 г.
^ [4] . Веб-сайт Температура.com получено 10 апреля 2012 г.

[Opto-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д [1] . Сайт производителя оптоволоконных термометров – Optocon AG. Проверено 10 апреля 2012 г.

[renschen-2] Jump up to: ^а ^б Доктор рер. физ. Клаус Реншен: Незаменимый метод измерения. В: Журнал MSR, 5/2007.

[Agil-3] Jump up to: ^а ^б [2] Архивировано 10 октября 2014 г. в Wayback Machine . Сайт Агиля Лейпцига - Transferbrief. получено 10 апреля 2012 г.

[4] [3] . Сайт производителя оптоволоконных термометров – Optocon AG. Проверено 10 апреля 2012 г.

[5] [4] . Веб-сайт Температура.com получено 10 апреля 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]