GaAs 광섬유 온도 센서와 형광식 광섬유 온도 센서는 모두 광섬유를 이용해 한 지점의 온도를 측정합니다. 광 신호를 전송하므로 전자파 간섭으로 전기식 온도 측정이 어려운 환경에 적용할 수 있습니다.
두 제품 모두 ‘광섬유 온도 센서’라고 불리지만 서로 교체해 사용할 수 있는 것은 아닙니다. GaAs와 형광식 센서는 감지 소자와 광학 특성이 다르고, 보통 판독 계측기도 다릅니다. 기술 명칭만으로 특정 적용 환경에 적합한지 판단해서는 안 됩니다.
선정 시에는 필요한 온도 범위와 정확도, 프로브의 물리적 구조, 응답 특성, 설치 환경, 기존 또는 계획 중인 모니터링 계측기와의 호환성을 확인해야 합니다.
GaAs와 형광식 센서의 주요 기술 차이
온도 범위, 정확도 및 응답 속도는 기술 명칭이 아니라 감지 소자, 프로브 구조 및 호환 계측기에 따라 달라집니다.
| 비교 항목 | GaAs 광섬유 센서 | 형광식 광섬유 센서 |
|---|---|---|
| 측정 원리 | 반도체 소자의 온도 의존성 광 흡수 | 형광 물질의 온도 의존성 형광 감쇠 |
| 감지 소자 | 갈륨비소(GaAs) 반도체 감지 소자 | 형광체 또는 형광 화합물 |
| 평가하는 광 신호 | 흡수 또는 투과 스펙트럼의 변화 | 온도에 따라 달라지는 형광 감쇠 시간 |
| 측정 유형 | 센싱 팁 위치의 지점 측정 | 센싱 팁 위치의 지점 측정 |
| 프로브 구조 | 광섬유 끝에 GaAs 반도체 소자를 접합 또는 부착 | 광섬유 끝에 형광 소자를 접합하거나 형광 물질을 도포 |
| 온도 범위 검토 | 사용한 GaAs 소자의 광학 특성에 따라 결정되며, 구체적 범위는 제품 설계에 따라 다름 | 사용한 형광 물질에 따라 결정되며, 구체적 범위는 제품 설계에 따라 다름 |
| 정확도 검토 | 판독 장치의 분광 해상도와 GaAs 소자의 안정성에 따라 달라짐 | 감쇠 시간 측정 해상도와 형광 소자의 안정성에 따라 달라짐 |
| 응답 특성 검토 | 프로브 크기, 열용량 및 소자 장착 방식의 영향을 받음 | 프로브 크기, 열용량 및 소자 장착 방식의 영향을 받음 |
| EMI / RF 환경 | 광 신호 경로는 EMI / RF 간섭에 대한 내성이 높으며, 전체 시스템 적합성은 프로브와 계측기 구조에 따라 달라짐 | 광학 측정 경로는 EMI / RF 간섭에 대한 내성이 높으며, 전체 시스템 적합성은 프로브와 계측기 구조에 따라 달라짐 |
| 고전압 측정 | 온도 신호를 광학식으로 전송해 측정 지점에 일반적인 금속 신호선을 두지 않고 고전압 지점을 측정할 수 있음. 적합성은 전체 프로브 구조에 따라 달라짐 | 측정 신호를 광학식으로 전송하고 측정 지점에 도전성 신호 배선이 없도록 구성할 수 있어 고전압 지점 측정에 적합함 |
| 계측기 호환성 | GaAs의 광 흡수·스펙트럼 신호를 읽도록 설계된 판독 장치 필요 | 형광 감쇠 신호를 읽도록 설계된 판독 장치 필요 |
| 적용 조건별 선정 | 프로젝트 온도 범위, 프로브 형상 및 사용 가능한 계측기에 따라 선정 | 프로젝트 온도 범위, 프로브 형상 및 사용 가능한 계측기에 따라 선정 |
GaAs 광섬유 온도 센서의 측정 원리
GaAs는 광섬유 끝의 감지 소자로 사용하는 반도체 물질인 갈륨비소를 뜻합니다. GaAs의 광 흡수 특성은 온도에 따라 달라집니다. 광섬유를 통해 소자에 빛을 보내면, 온도 변화에 따라 빛의 흡수 또는 투과 양상이 달라집니다.
모니터링 계측기는 이러한 광학 변화를 분석해 온도로 변환합니다. GaAs 소자 자체가 빛을 내는 것은 아닙니다. 통과하는 빛을 온도에 따라 변화시키고, 판독 장치가 그 차이를 해석합니다.
형광식 광섬유 온도 센서의 측정 원리
한 형광식 광섬유 온도 센서 는 광섬유의 센싱 팁에 형광 물질을 배치합니다. 광섬유를 통해 전달된 여기광을 받으면 형광 물질이 빛을 방출합니다.
여기가 끝난 뒤 방출광이 감쇠하는 시간 특성은 센싱 팁의 온도와 관련됩니다. 모니터링 계측기는 이 형광 감쇠 응답을 분석해 프로브 위치의 온도를 산출합니다. 형광식 광섬유 온도 측정의 원리 는 별도 기술 자료에서 자세히 설명합니다.
현재 INNO의 광섬유 온도 센서 제품은 형광식 측정 원리를 사용합니다.
GaAs 광섬유 센서의 주요 적용 환경
GaAs 광섬유 온도 센서는 산업용 온도 측정, 연구실·시험 장치, 전기적 절연이 필요한 고전압 환경 및 전기식 센서가 간섭이나 측정 오차를 일으킬 수 있는 RF·전자기장 환경에서 사용됩니다.
INNO는 현재 GaAs 기반 광섬유 온도 센서를 제조하거나 공급하지 않습니다. 이 항목은 기술 비교만을 위한 설명입니다.
형광식 광섬유 센서의 주요 적용 환경
형광식 광섬유 온도 센서는 변압기 권선, 수배전반과 전기 접속부, 전동기와 발전기, 그리고 고전압 온도 측정 이 필요한 시험·시운전 현장에 사용됩니다.
또한 MRI와 같은 강한 자기장, 마이크로파·RF 시험 환경 및 전기적으로 절연된 센서 경로와 높은 전자파 간섭 내성이 필요한 산업용 지점 온도 측정에 사용됩니다.
두 기술 중 무엇을 선택해야 하나요?
GaAs와 형광식 중 어떤 방식을 사용할지는 기술 이름보다 실제 측정 요구사항에서 출발해야 합니다. 확인할 항목은 다음과 같습니다.
- 적용 장비에 필요한 온도 범위. 상세 기준은 광섬유 온도 센서의 측정 범위 를 다룬 기술 글에서 확인할 수 있습니다.
- 측정 지점에 필요한 정확도
- 실제 측정 위치와 접근 가능 여부
- 설치 공간에 맞는 프로브 지름과 구조
- 센싱 팁에서 계측기까지 필요한 광섬유 길이
- 공정에 필요한 온도 응답 특성
- 프로브가 견뎌야 하는 기계적 환경
- 고전압 또는 RF 발생원과의 거리 등 전기·전자파 환경
- 센서를 판독할 모니터링 계측기
- 필요한 독립 측정 지점 수
- 기존 모니터링·제어 시스템과의 연동 방식
프로젝트에 기존 판독기나 모니터링 플랫폼이 있다면 호환성은 핵심 선정 조건입니다. GaAs와 형광식 센서는 서로 다른 판독 장치를 사용하기 때문입니다. 보다 일반적인 선정 절차는 광섬유 온도 센서 선정 방법.
GaAs와 형광식은 모두 지점 온도 측정 기술
GaAs와 형광식 광섬유 온도 센서는 모두 지점 측정 방식입니다. 각 프로브는 하나의 지정된 물리적 위치에 대응하며, 측정 지점을 늘리려면 별도의 프로브가 필요합니다.
두 지점 측정 방식 모두 광섬유 전 길이에 걸친 연속 온도 분포를 제공하지 않습니다. 수십 미터 또는 수 킬로미터 광섬유 구간의 연속 온도 분포가 필요하다면 구조가 다른 분포형 온도 감지(DTS)를 검토해야 합니다. 지점 측정과 DTS의 비교는 별도 기술 자료에서 다룹니다.
광섬유 온도 센서 선정 전 확인할 질문
- 필요한 온도 범위는 얼마인가요?
- 센싱 팁을 어디에 설치하나요?
- 설치 가능한 프로브 지름과 구조는 무엇인가요?
- 광섬유 길이는 얼마나 필요한가요?
- 고전압, RF, 마이크로파 또는 강한 자기장 환경인가요?
- 독립적인 측정 지점은 몇 개인가요?
- 센서를 판독할 모니터링 계측기는 무엇인가요?
- 필요한 통신 또는 모니터링 출력 형식은 무엇인가요?