Los sensores de fibra óptica GaAs utilizan la absorción óptica dependiente de la temperatura de un elemento semiconductor. Los de fluorescencia analizan el decaimiento de la luz emitida en la punta. Ambos requieren un instrumento compatible con su principio de medida. La comparación debe considerar la construcción de la sonda, el rango, el montaje y la cadena óptica completa, sin asumir que son intercambiables.
Las dos tecnologías no son intercambiables simplemente porque comparten la etiqueta "sensor de temperatura de fibra óptica". Un sensor de GaAs y un sensor de fluorescencia dependen de diferentes propiedades ópticas, utilizan diferentes elementos de detección y, por lo general, son leídos por diferentes instrumentos de monitoreo. El nombre de la tecnología por sí solo no determina si un sensor se adapta a una aplicación determinada.
La selección entre GaAs y fluorescencia debe basarse en el rango de temperatura requerido, la precisión necesaria para la medición, la estructura física de la sonda, el comportamiento de respuesta requerido, el entorno de instalación y la compatibilidad con el instrumento de monitoreo ya en uso o planificado para el proyecto.
GaAs frente a fluorescencia: diferencias técnicas clave
El rango de temperatura, la precisión y la respuesta dependen del elemento sensor, la construcción de la sonda y el instrumento compatible, no solo del nombre de la tecnología.
| Aspecto | Sensor de fibra óptica GaAs | Sensor de fibra óptica de fluorescencia |
|---|---|---|
| Principio de medición | Absorción óptica dependiente de la temperatura de un elemento semiconductor | Decaimiento de la fluorescencia dependiente de la temperatura de un material fluorescente |
| Elemento sensor | Elemento sensor semiconductor de arseniuro de galio (GaAs) | Fósforo fluorescente o compuesto fluorescente |
| Señal óptica evaluada | Cambio en el espectro de absorción o transmisión | Tiempo de caída de la fluorescencia dependiente de la temperatura |
| Tipo de medida | Medición de puntos en la punta sensora | Medición de puntos en la punta sensora |
| Construcción de la sonda | Elemento semiconductor unido o unido a la punta de la fibra | Elemento fluorescente adherido o recubierto en la punta de la fibra |
| Consideraciones sobre el rango de temperatura | Determinado por las propiedades ópticas del elemento GaAs utilizado; El rango depende del diseño específico del producto | Determinado por el material fluorescente específico utilizado; El rango depende del diseño específico del producto |
| Consideraciones de precisión | Depende de la resolución espectral de la unidad de interrogación y de la estabilidad del elemento GaAs | Depende de la resolución de la medición del tiempo de desintegración y de la estabilidad del elemento fluorescente |
| Consideraciones de respuesta | Influenciado por el tamaño de la sonda, la masa térmica y cómo está montado el elemento | Influenciado por el tamaño de la sonda, la masa térmica y cómo está montado el elemento |
| Entorno EMI/RF | Alta resistencia a interferencias EMI/RF a lo largo de la ruta de la señal óptica; La idoneidad completa del sistema depende de la construcción de la sonda y del instrumento. | Alta resistencia a interferencias EMI/RF a lo largo de la ruta de detección óptica; La idoneidad completa del sistema depende de la construcción de la sonda y del instrumento. |
| Medición de alto voltaje | Se puede utilizar para medición de puntos de alto voltaje porque la señal de temperatura se transmite ópticamente y no se requiere cableado de sensor metálico convencional en el punto de medición. La idoneidad depende de la construcción completa de la sonda. | Muy adecuado para medición de puntos de alto voltaje porque la señal de detección se transmite ópticamente y la sonda se puede configurar sin cableado de señal eléctrica conductora en el punto de medición. |
| Compatibilidad del instrumento de monitoreo | Requiere una unidad de interrogación diseñada para leer señales espectrales/de absorción de GaAs | Requiere una unidad de interrogación diseñada para leer señales de decaimiento de fluorescencia |
| Selección de aplicación | Seleccionado según el rango de temperatura del proyecto, la geometría de la sonda y la instrumentación disponible | Seleccionado según el rango de temperatura del proyecto, la geometría de la sonda y la instrumentación disponible |
¿Qué es un sensor de temperatura de fibra óptica de GaAs?
GaAs se refiere al arseniuro de galio, un material semiconductor utilizado como elemento sensor en la punta de la fibra óptica. Las características de absorción óptica del GaAs cambian con la temperatura. La luz se envía a través de la fibra hacia el elemento GaAs, y la forma en que el material absorbe o transmite esa luz cambia a medida que cambia la temperatura.
Un instrumento de monitoreo analiza este cambio óptico y lo convierte en una lectura de temperatura. El elemento GaAs por sí solo no genera luz; modifica la luz que lo atraviesa en función de la temperatura y la unidad de interrogación interpreta ese cambio.
¿Qué es un sensor de temperatura de fibra óptica de fluorescencia?
Un sensor de temperatura de fibra óptica fluorescente utiliza un material fluorescente colocado en la punta de detección de la fibra. Una fuente de luz de excitación, suministrada a través de la fibra, hace que el material fluorescente emita su propia luz.
La forma en que se comporta la luz emitida después de la excitación, particularmente su decaimiento con el tiempo, está relacionada con la temperatura de la punta sensora. El instrumento de monitoreo evalúa este comportamiento de disminución de la fluorescencia para determinar la temperatura en la ubicación de la sonda. Una explicación más detallada de cómo funciona la medición de temperatura de fibra óptica por fluorescencia está disponible por separado.
Los productos actuales de detección de temperatura de fibra óptica de INNO se basan en este principio de medición de fluorescencia.
Donde se utilizan comúnmente los sensores de temperatura de fibra óptica GaAs
Los sensores de temperatura de fibra óptica de GaAs se utilizan en mediciones de temperatura industriales, configuraciones de medición de laboratorio y de investigación, entornos de alto voltaje donde se requiere aislamiento eléctrico y entornos de RF o electromagnéticos donde los sensores eléctricos convencionales introducirían interferencias o errores de medición.
INNO actualmente no fabrica ni suministra sensores de temperatura de fibra óptica basados en GaAs. Esta sección se proporciona únicamente con fines de comparación técnica.
Dónde se utilizan sensores de temperatura de fibra óptica de fluorescencia
Los sensores de temperatura de fibra óptica de fluorescencia se usan comúnmente para monitorear devanados de transformadores, aparamenta y puntos de conexión eléctrica, motores y generadores, y para medición de temperatura de alto voltaje durante las pruebas y la puesta en servicio.
También se utilizan dentro de sistemas de resonancia magnética y otros entornos de campos magnéticos fuertes, en entornos de prueba de microondas y RF, y para mediciones generales de temperatura de puntos industriales donde se requiere una ruta de detección eléctricamente aislada con alta resistencia a la interferencia electromagnética.
¿Qué tecnología debería elegir?
La elección entre GaAs y la detección de fluorescencia comienza con el requisito de medición y no con la tecnología de detección en sí. Los factores relevantes incluyen:
- El rango de temperatura que requiere la aplicación; consulte rango del sensor de temperatura de fibra óptica para ver más de cerca cómo el rango afecta la selección del sensor y la sonda
- La precisión necesaria para el punto de medición
- El punto físico de medición y acceso al mismo
- Las dimensiones de la sonda que se pueden instalar físicamente
- La longitud de fibra requerida entre la punta sensora y el instrumento
- El comportamiento de respuesta necesario para el proceso que se está monitoreando
- El entorno mecánico que debe soportar la sonda
- El entorno eléctrico y EMI, incluida la proximidad a fuentes de RF o alto voltaje
- El instrumento de monitoreo que se utilizará para leer el sensor
- El número de puntos de medición independientes necesarios
- Cómo debe integrarse el sensor con los sistemas de monitoreo o control existentes
Si un proyecto ya utiliza un interrogador o una plataforma de monitoreo en particular, la compatibilidad con esa plataforma es en sí misma un criterio de selección principal, ya que los sensores de GaAs y los sensores de fluorescencia son leídos por diferentes tipos de unidades de interrogación. Para obtener un tutorial más amplio del proceso de selección, consulte cómo elegir un sensor de temperatura de fibra óptica .
GaAs y fluorescencia son tecnologías de detección de temperatura puntual
Los sensores de temperatura de fibra óptica de fluorescencia y GaAs son tecnologías de detección de puntos. Cada sonda corresponde a una ubicación de detección definida y se requiere una sonda separada para cada punto de medición adicional.
Ninguna de las tecnologías de detección de puntos proporciona una distribución continua de la temperatura a lo largo de una fibra óptica. Si un proyecto requiere una medición continua de la temperatura a lo largo de decenas de metros o kilómetros de fibra, ese requisito se incluye en la detección de temperatura distribuida (DTS), que utiliza una arquitectura diferente. Una comparación detallada de la detección de temperatura de fibra óptica puntual y DTS se cubre por separado.
Preguntas que debe hacerse antes de seleccionar un sensor de temperatura de fibra óptica
- ¿Qué rango de temperatura se requiere?
- ¿Dónde se instalará la punta sensora?
- ¿Qué diámetro y estructura de sonda se pueden acomodar físicamente?
- ¿Qué longitud debe tener la fibra óptica?
- ¿El entorno es de alto voltaje, RF, microondas o un campo magnético fuerte?
- ¿Cuántos puntos de medición independientes se requieren?
- ¿Qué instrumento de monitoreo se utilizará para leer el sensor?
- ¿Qué formato de salida de comunicación o monitoreo se requiere?