مقارنة حساسات الحرارة الليفية الضوئية المعتمدة على GaAs والفلورة

يُستخدم كل من مستشعر GaAs ومستشعر الفلورة بالألياف الضوئية لقياس الحرارة عند نقطة واحدة عبر ليف ضوئي. وتعتمد التقنيتان على نقل الإشارة ضوئياً، ويمكن استخدامهما في بيئات يجعل فيها التداخل الكهرومغناطيسي القياس الكهربائي التقليدي أصعب.

ولا تصبح التقنيتان قابلتين للتبادل لمجرد اشتراكهما في تسمية «مستشعر حرارة بالألياف الضوئية». فمستشعر GaAs ومستشعر الفلورة يعتمدان على خصائص ضوئية وعناصر استشعار مختلفة، ويُقرأ كل منهما عادةً بجهاز مراقبة مختلف. ولا يكفي اسم التقنية وحده لتحديد ملاءمة المستشعر للتطبيق.

ينبغي أن يستند الاختيار بين GaAs والتألق إلى نطاق الحرارة المطلوب، والدقة اللازمة، وبنية المسبار، وسرعة الاستجابة، وظروف التركيب، والتوافق مع جهاز المراقبة المستخدم أو المخطط له.

الفروق التقنية الأساسية بين GaAs والتألق

يتحدد نطاق الحرارة والدقة والاستجابة بعنصر الاستشعار وبنية المسبار والجهاز المتوافق، لا باسم التقنية وحده.

ما مستشعر درجة الحرارة بالألياف الضوئية من نوع GaAs؟

يشير GaAs إلى زرنيخيد الغاليوم، وهو مادة شبه موصلة تُستخدم عنصراً للاستشعار عند طرف الليف الضوئي. وتتغير خصائص امتصاصه للضوء مع درجة الحرارة. ويمر الضوء عبر الليف إلى عنصر GaAs، ثم يتغير امتصاص المادة للضوء أو نقله مع تغير الحرارة.

يحلل جهاز المراقبة هذا الانزياح الضوئي ويحوّله إلى قراءة حرارية. ولا يصدر عنصر GaAs نفسه الضوء؛ بل يعدّل الضوء النافذ خلاله بطريقة تعتمد على الحرارة، وتفسّر وحدة الاستجواب هذا التغير.

ما مستشعر الحرارة بالألياف الضوئية المعتمد على التألق؟

A حساس حرارة ليفي ضوئي فلوري يستخدم مادة فلورية عند طرف استشعار الليف. ويؤدي ضوء الإثارة المنقول عبر الليف إلى إصدار المادة الفلورية ضوءًا خاصًا بها.

يرتبط سلوك الضوء المنبعث بعد الإثارة، ولا سيما اضمحلاله بمرور الوقت، بدرجة حرارة طرف الاستشعار. ويحلل جهاز المراقبة هذا الاضمحلال لتحديد الحرارة عند موضع المسبار. لمزيد من التفاصيل حول آلية قياس الحرارة بالألياف الضوئية المعتمدة على التألق متاح بشكل منفصل.

تعتمد منتجات INNO الحالية لقياس الحرارة بالألياف الضوئية على مبدأ قياس الفلورة هذا.

أين تُستخدم مستشعرات الحرارة بالألياف الضوئية من GaAs عادةً؟

تُستخدم مستشعرات الحرارة بالألياف الضوئية من نوع GaAs في القياس الصناعي والمختبرات وتجهيزات البحث وبيئات الجهد العالي التي تتطلب عزلاً كهربائياً، وكذلك في بيئات الترددات الراديوية أو الكهرومغناطيسية حيث قد تسبب المستشعرات الكهربائية التقليدية تداخلاً أو خطأً في القياس.

لا تصنّع INNO حاليًا حساسات حرارة ليفية ضوئية قائمة على GaAs ولا توردها. أُدرج هذا القسم للمقارنة الفنية فقط.

أين تُستخدم حساسات الحرارة الليفية الضوئية الفلورية؟

تُستخدم حساسات الحرارة الليفية الضوئية الفلورية عادةً لمراقبة ملفات المحوّلات ولوحات المفاتيح ونقاط التوصيل الكهربائية والمحرّكات والمولّدات، وكذلك في قياس الحرارة عند الجهد العالي أثناء الاختبار والتشغيل الأولي.

وتُستخدم أيضاً داخل أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي وغيرها من بيئات المجالات المغناطيسية القوية، وفي اختبارات الميكروويف والترددات الراديوية، وكذلك للقياس النقطي الصناعي العام عندما يلزم مسار استشعار معزول كهربائياً وعالي المقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي.

كيف تختار التقنية المناسبة؟

يبدأ الاختيار بين الاستشعار بتقنية GaAs والاستشعار بالتألق من متطلبات القياس، لا من اسم التقنية. وتشمل العوامل ذات الصلة:

• نطاق الحرارة الذي يتطلبه التطبيق — راجع نطاق مستشعر درجة الحرارة بالألياف الضوئية للتعمق في أثر النطاق على اختيار المستشعر والمسبار
• الدقة المطلوبة لنقطة القياس
• نقطة القياس الفعلية وإمكانية الوصول إليها
• الأبعاد التي يمكن تركيب المسبار ضمنها فعليًا
• طول الليف المطلوب بين طرف الاستشعار والجهاز
• سلوك الاستجابة المطلوب للعملية الخاضعة للمراقبة
• الظروف الميكانيكية التي ينبغي أن يتحملها المجس
• البيئة الكهربائية والتداخل الكهرومغناطيسي، بما في ذلك القرب من جهد عالٍ أو مصادر ترددات راديوية
• جهاز المراقبة الذي سيُستخدم لقراءة المستشعر
• عدد نقاط القياس المستقلة المطلوبة
• كيفية دمج الحساس في أنظمة المراقبة أو التحكم القائمة

إذا كان المشروع يستخدم بالفعل جهاز قراءة أو منصة مراقبة بعينها، يصبح التوافق معها معيارًا أساسيًا؛ إذ تُقرأ مستشعرات GaAs ومستشعرات التألق بوحدات مختلفة. وللاطلاع على خطوات اختيار أوسع، راجع كيفية اختيار حساس حرارة بالألياف الضوئية.

تقنيتا GaAs والفلورة للاستشعار النقطي الحراري

تقنيتا GaAs والتألق هما تقنيتا قياس نقطي. يقابل كل مسبار موضع استشعار محدد، ويلزم مسبار مستقل لكل نقطة قياس إضافية.

لا توفر أي من تقنيتي الاستشعار النقطي توزيعًا حراريًا مستمرًا على امتداد الليف الضوئي. وإذا تطلب المشروع قياسًا مستمرًا على امتداد عشرات الأمتار أو كيلومترات من الليف، فهذا يدخل ضمن القياس الموزّع لدرجة الحرارة (DTS)، ذي البنية المختلفة. وتُعرض مقارنة مفصلة بين الاستشعار النقطي الليفي الضوئي وDTS في موضع منفصل.

أسئلة تُطرح قبل اختيار مستشعر درجة حرارة بالألياف الضوئية

• ما نطاق الحرارة المطلوب؟
• أين سيُركّب طرف الاستشعار؟
• ما قطر المسبار وبنيته اللذان يمكن استيعابهما في موقع التركيب؟
• ما طول الليف الضوئي المطلوب؟
• هل البيئة ذات جهد عالٍ أو ترددات راديوية أو ميكروويف أو مجال مغناطيسي قوي؟
• كم نقطة قياس مستقلة مطلوبة؟
• ما جهاز المراقبة الذي سيُستخدم لقراءة المستشعر؟
• ما تنسيق الاتصال أو خرج المراقبة المطلوب؟