Les capteurs de température à fibre optique GaAs et à fluorescence mesurent tous deux la température en un point à l’aide d’une fibre optique. Les deux technologies transmettent le signal optiquement et peuvent être utilisées lorsque les perturbations électromagnétiques compliquent la mesure électrique classique.
Ces technologies ne sont pas interchangeables simplement parce qu’elles portent toutes deux le nom de capteur de température à fibre optique. GaAs et fluorescence reposent sur des propriétés optiques et des éléments sensibles différents, et utilisent généralement des instruments différents. Le nom de la technologie ne suffit pas à déterminer son adéquation à une application.
Le choix entre GaAs et fluorescence dépend de la plage de température, de la précision nécessaire, de la structure physique de la sonde, de la réponse attendue, de l’environnement d’installation et de la compatibilité avec l’instrument existant ou prévu.
GaAs et fluorescence : principales différences techniques
Plage, précision et réponse dépendent de l’élément sensible, de la construction de la sonde et de l’instrument compatible, pas du seul nom de la technologie.
| Critère | Capteur à fibre optique GaAs | Capteur à fibre optique par fluorescence |
|---|---|---|
| Principe de mesure | Absorption optique d’un élément semi-conducteur dépendant de la température | Décroissance de fluorescence d’un matériau fluorescent dépendant de la température |
| Élément sensible | Élément sensible semi-conducteur en arséniure de gallium (GaAs) | Luminophore fluorescent ou composé fluorescent |
| Signal optique évalué | Décalage du spectre d’absorption ou de transmission | Temps de décroissance de fluorescence dépendant de la température |
| Type de mesure | Mesure ponctuelle à l’extrémité sensible | Mesure ponctuelle à l’extrémité sensible |
| Construction de la sonde | Élément semi-conducteur collé ou fixé à l’extrémité de la fibre | Élément fluorescent collé ou déposé à l’extrémité de la fibre |
| Facteurs de plage de température | Déterminée par les propriétés optiques de l’élément GaAs ; la plage dépend de la conception du produit | Déterminée par le matériau fluorescent utilisé ; plage liée à la conception du produit |
| Critères de précision | Dépend de la résolution spectrale de l’unité d’interrogation et de la stabilité de l’élément GaAs | Dépend de la résolution de mesure du temps de décroissance et de la stabilité de l’élément fluorescent |
| Facteurs de réponse | Influencée par les dimensions de la sonde, la masse thermique et la fixation de l’élément | Influencée par les dimensions de la sonde, la masse thermique et la fixation de l’élément |
| Environnement EMI / RF | Forte résistance aux perturbations EMI / RF sur la liaison optique ; l’adéquation de l’ensemble dépend de la construction de la sonde et de l’instrument. | Forte résistance aux perturbations EMI / RF le long de la liaison optique ; l’aptitude du système complet dépend de la construction de la sonde et de l’instrument. |
| Mesure haute tension | Peut servir à la mesure ponctuelle en haute tension, car le signal thermique est transmis optiquement et aucun câblage métallique classique de capteur n’est requis au point de mesure. L’adéquation dépend de la construction complète de la sonde. | Bien adaptée à la mesure ponctuelle en haute tension : le signal est transmis optiquement et la sonde peut être configurée sans câblage électrique conducteur au point de mesure. |
| Compatibilité de l’instrument de surveillance | Nécessite un interrogateur conçu pour lire les signaux d’absorption / spectraux du GaAs | Nécessite une unité d’interrogation conçue pour lire les signaux de décroissance de fluorescence |
| Choix selon l’application | Choisie selon la plage de température du projet, la géométrie de la sonde et l’instrumentation disponible | Choisie selon la plage de température du projet, la géométrie de la sonde et l’instrumentation disponible |
Qu’est-ce qu’un capteur de température à fibre optique GaAs ?
GaAs désigne l’arséniure de gallium, un semi-conducteur utilisé comme élément sensible à l’extrémité de la fibre. Ses caractéristiques d’absorption optique varient avec la température. La lumière est envoyée dans la fibre jusqu’à l’élément GaAs ; la manière dont ce matériau l’absorbe ou la transmet évolue avec la température.
Un instrument analyse ce décalage optique et le convertit en température. L’élément GaAs ne produit pas lui-même de lumière ; il modifie celle qui le traverse en fonction de la température, et l’unité d’interrogation interprète cette variation.
Qu’est-ce qu’un capteur de température à fibre optique par fluorescence ?
A capteur de température à fibre optique par fluorescence utilise un matériau fluorescent placé à l’extrémité sensible de la fibre. Une lumière d’excitation, transmise par la fibre, provoque l’émission lumineuse du matériau.
Le comportement de cette lumière après excitation, notamment sa décroissance dans le temps, est lié à la température de l’extrémité sensible. L’instrument évalue cette décroissance pour déterminer la température à l’emplacement de la sonde. Une explication plus détaillée de la mesure de température à fibre optique par fluorescence est disponible séparément.
Les produits INNO actuels de mesure de température à fibre optique reposent sur ce principe de fluorescence.
Où utilise-t-on couramment les capteurs de température à fibre optique GaAs ?
Les capteurs GaAs sont utilisés pour les mesures industrielles, les montages de laboratoire et de recherche, les environnements haute tension exigeant une isolation électrique et les environnements RF ou électromagnétiques où les capteurs électriques classiques pourraient introduire des perturbations ou des erreurs de mesure.
INNO ne fabrique ni ne fournit actuellement de capteurs de température à fibre optique fondés sur le GaAs. Cette section est proposée uniquement à des fins de comparaison technique.
Applications des capteurs de température à fibre optique par fluorescence
Les capteurs à fibre optique par fluorescence servent couramment à surveiller les enroulements de transformateurs, les appareillages et connexions électriques, les moteurs et alternateurs, ainsi qu’à la mesure de température en haute tension pendant les essais et la mise en service.
Ils sont aussi utilisés dans les systèmes IRM et autres environnements à champ magnétique intense, les essais micro-ondes et RF, ainsi que pour les mesures ponctuelles industrielles nécessitant une chaîne électriquement isolée fortement résistante aux perturbations électromagnétiques.
Quelle technologie choisir ?
Le choix entre GaAs et fluorescence commence par les exigences de mesure plutôt que par la technologie elle-même. Les critères pertinents comprennent :
- La plage de température nécessaire — voir la plage des capteurs de température à fibre optique pour approfondir l’influence de la plage sur le choix des capteurs et des sondes
- La précision nécessaire au point de mesure
- Le point physique de mesure et son accessibilité
- Les dimensions de sonde physiquement installables
- La longueur de fibre nécessaire entre l’extrémité sensible et l’instrument
- La réponse nécessaire au procédé surveillé
- L’environnement mécanique que la sonde doit supporter
- L’environnement électrique et électromagnétique, notamment la proximité de la haute tension ou de sources RF
- L’instrument utilisé pour lire le capteur
- Le nombre de points indépendants nécessaires
- L’intégration requise avec les systèmes de surveillance ou de contrôle existants
Si le projet utilise déjà un interrogateur ou une plateforme donnée, la compatibilité constitue un critère majeur : GaAs et fluorescence nécessitent des unités d’interrogation différentes. Pour un guide plus complet du choix, consultez comment choisir un capteur de température à fibre optique.
Le GaAs et la fluorescence sont tous deux des technologies de mesure ponctuelle de température
Les capteurs de température à fibre optique GaAs et à fluorescence sont tous deux des technologies ponctuelles. Chaque sonde correspond à un emplacement défini, et chaque point supplémentaire nécessite une sonde distincte.
Aucune de ces technologies ponctuelles ne fournit une distribution continue de température le long d’une fibre. Un projet nécessitant une mesure continue sur des dizaines de mètres ou des kilomètres relève de la mesure distribuée de température (DTS), qui utilise une autre architecture. La comparaison détaillée entre mesure ponctuelle à fibre optique et DTS est traitée séparément.
Questions à poser avant de choisir un capteur de température à fibre optique
- Quelle plage de température est nécessaire ?
- Où l’extrémité sensible sera-t-elle installée ?
- Quels diamètre et structure de sonde l’espace permet-il d’accueillir ?
- Quelle longueur de fibre optique faut-il ?
- L’environnement comporte-t-il de la haute tension, de la RF, des micro-ondes ou un champ magnétique intense ?
- Combien de points de mesure indépendants sont nécessaires ?
- Quel instrument sera utilisé pour lire le capteur ?
- Quel format de communication ou de sortie de surveillance est nécessaire ?