Temperatuurmeting met fluorescentieglasvezel en distributed temperature sensing (DTS) gebruiken beide glasvezel, maar hebben een andere meetopbouw. Fluorescentiemeting is doorgaans puntmeting; DTS meet de temperatuur verdeeld langs de optische vezel.
De keuze hangt af van de meetvraag: is de temperatuur nodig op één of meer bekende fysieke locaties, of is temperatuurinformatie nodig op veel posities langs een lang vezeltraject? Die vraag bepaalt welke meetopbouw past.
Belangrijkste verschillen tussen fluorescentie-puntmeting en DTS
| Aspect | Fluorescentiemeting op vaste punten | Distributed temperature sensing (DTS) |
|---|---|---|
| Meetopbouw | Afzonderlijk sensorelement in de sondetip | De optische vezel zelf is het gedistribueerde sensormedium |
| Meetlocatie | Vastgelegd fysiek punt bij de tip van elke sonde | Temperatuurmeting met positiebepaling langs de geïnstalleerde meetvezel |
| Ruimtelijke dekking | Beperkt tot de locaties met geïnstalleerde sondes | Strekt zich uit over de volledige lengte van de geïnstalleerde vezel |
| Aantal meetpunten | Eén meetpunt per sonde; meerdere sondes leveren afzonderlijke meetpunten | Veel positiegebonden meetwaarden langs één meetvezel |
| Functie van sensor en vezel | De vezel transporteert het optische signaal van en naar een afzonderlijk sensorelement | De vezel is tegelijk sensorelement en signaaltraject |
| Betekenis van meetresolutie | Niet van toepassing op ruimtelijke zin; elke sonde meet op één punt | De ruimtelijke resolutie langs de vezel wordt bepaald door het ontwerp van het DTS-systeem |
| Typische installatielengte | De vezel verbindt elk vastgelegd meetpunt met het meetinstrument | Ontworpen voor gedistribueerde meting langs een langer vezeltraject |
| Respons | Afhankelijk van sondeontwerp, thermische massa en montage | Afhankelijk van vezellengte, meetinstellingen en systeemontwerp |
| Meetnauwkeurigheid | Afhankelijk van het ontwerp van de specifieke sonde en het meetinstrument | Afhankelijk van systeemontwerp, vezellengte en meetparameters |
| Temperatuurbereik | Bepaald door het gebruikte fluorescerende materiaal en sondeontwerp | Bepaald door de gebruikte vezel, bekabeling en systeemopbouw |
| Opbouw van het meetinstrument | De uitleeseenheid meet fluorescentievervalsignalen van afzonderlijke sondes | De uitleeseenheid analyseert verstrooid licht dat langs de vezel terugkeert |
| Hoogspanning / EMI | Geschikt omdat het meetsignaal optisch wordt overgedragen | Geschikt omdat het meetsignaal optisch wordt overgedragen |
| Installatiecomplexiteit | Afzonderlijke sondes worden op specifieke meetpunten geïnstalleerd | Een continue vezelroute wordt langs het bewaakte traject geïnstalleerd |
| Toepassingen waarvoor de methode geschikt is | Bekende, vooraf bepaalde meetlocaties | Lange, lineaire objecten waarbij temperatuur per locatie van belang is |
| Systeemintegratie | Meerdere sondes worden aangesloten op een meerkanaals instrument voor puntmeting | De meetvezel wordt aangesloten op een DTS-uitleeseenheid |
Wat is temperatuurmeting met fluorescentieglasvezel?
Temperatuurmeting met fluorescentieglasvezel gebruikt fluorescerend materiaal in de sondetip. Een lichtbron stuurt excitatielicht via de vezel naar dit materiaal. Het materiaal gaat fluoresceren en het vervalgedrag verandert met de temperatuur. Het meetinstrument analyseert de respons en berekent de temperatuur aan de sondetip.
Elke sonde hoort bij één vastgelegd fysiek meetpunt. Deze systemen glasvezeltemperatuursensoren gebruiken de optische vezel hoofdzakelijk als signaaltraject tussen de sondetip en het meetinstrument, niet als sensormedium.
Wat is distributed temperature sensing (DTS)?
Bij distributed temperature sensing (DTS) fungeert de optische vezel over de volledige lengte als sensormedium. In plaats van een afzonderlijk sensorelement op één punt analyseert het DTS-systeem lichtverstrooiing vanuit de vezel, vaak op basis van Ramanverstrooiing.
Zo levert DTS temperatuurinformatie met positiebepaling op veel locaties langs de vezel en ontstaat een temperatuurprofiel van de route. DTS is een vorm van gedistribueerde glasvezelmeting. Andere methoden kunnen bijvoorbeeld rek of akoestische signalen meten; DTS betreft specifiek temperatuur.
Puntmeting en gedistribueerde meting vergeleken
Bij fluorescentiemeting meet één sonde op één vastgelegd punt. Voor gegevens van meerdere locaties worden meerdere sondes aangesloten op een meetinstrument dat meerdere kanalen kan uitlezen. Elk kanaal blijft gekoppeld aan een afzonderlijke, vooraf bepaalde fysieke locatie.
Bij DTS levert één vezel een reeks positiegebonden temperatuurmetingen langs het vezeltraject. De meting is niet beperkt tot enkele vooraf bepaalde punten, maar bestrijkt de route waarlangs de vezel loopt.
Dat is het kernverschil: fluorescentiemeting beantwoordt de vraag ‘Wat is de temperatuur op dit meetpunt?’, terwijl DTS laat zien ‘Hoe verandert de temperatuur langs dit traject?’
Wanneer past temperatuurmeting met fluorescentieglasvezel?
Fluorescentie-puntmeting past bij meetvragen waarbij de locatie al bekend is en daar een directe waarde nodig is. Typische toepassingen zijn:
- Temperatuurmeting in transformatorwikkelingen
- Bekende hotspots in transformatoren
- Temperatuur van motor- en generatorwikkelingen
- Temperatuurmeting bij hoogspanning op testobjecten
- Schakelinstallaties en elektrische aansluitpunten
- MRI-systemen en andere omgevingen met sterke magnetische velden
- Microgolf- en RF-omgevingen
- Laboratorium- en testapparatuur
- Andere bekende thermisch kritieke locaties
De technicus weet in deze gevallen welk fysiek punt moet worden gemeten en kan de sonde daar rechtstreeks installeren.
Wanneer past distributed temperature sensing?
DTS past beter wanneer het doel is om temperatuurverloop over een lang traject te kennen in plaats van op één of enkele bekende punten. Typische toepassingen zijn:
- Lange stroomkabels
- Tunnels
- Pijpleidingen
- Grote lineaire objecten
- Branddetectie of thermische bewaking over lange afstanden
- Grote gebieden waar de locatie van een temperatuurverandering langs de vezel zelf de gewenste informatie is
Bij deze toepassingen is de vraag waar langs het traject de temperatuur verandert, niet wat de temperatuur op één vooraf gekozen punt is. INNO levert geen DTS-systemen; deze vergelijking is uitsluitend technisch.
Transformatorbewaking: puntsensoren of DTS?
Voor transformatorbewakinghangt de passende technologie af van het meetdoel; er is geen universele voorkeur.
Wanneer meetpunten op geselecteerde plaatsen in de wikkeling of bekende hotspots nodig zijn, kunnen fluorescentie-puntsensoren rechtstreeks op die locaties worden geïnstalleerd. Zo levert elke meting een waarde voor een herkenbaar fysiek punt. Dit past bij rechtstreekse hotspotbewaking in transformatoren waarbij de meetlocatie vooraf is bepaald.
DTS is gericht op temperatuurdekking langs een vezelroute, niet op ingebedde puntmetingen op specifieke plaatsen in een wikkeling. De methoden zijn bedoeld voor verschillende meetdoelen en installaties. DTS is niet per definitie ongeschikt voor transformatoren; voor ingebedde temperatuurmeting op bekende plaatsen in de wikkeling past fluorescentie-puntmeting vaak beter.
Meerdere fluorescentie-puntmetingen zijn geen DTS
Een meetinstrument dat meerdere fluorescentiesondes tegelijk uitleest, levert temperatuurmeting op meerdere punten, geen gedistribueerde temperatuurmeting. Elk kanaal blijft verbonden met een afzonderlijke sonde op één onafhankelijk, vooraf bepaald fysiek meetpunt.
Bij DTS genereert één vezel zelf temperatuurgegevens met positiebepaling langs het meettraject. Meer fluorescentiesondes vergroten het aantal onafhankelijke puntmetingen, maar veranderen de systeemopbouw niet in DTS.
Kiezen tussen fluorescentie-puntmeting en DTS
- Hebt u de temperatuur nodig op één vast punt of informatie langs een lang traject?
- Is de meetlocatie al bekend?
- Hoeveel afzonderlijke meetpunten zijn nodig?
- Moet de temperatuur over een lange afstand ruimtelijk worden gevolgd?
- Welk temperatuurbereik is vereist?
- Welke nauwkeurigheid is vereist?
- Welke responstijd is nodig?
- Hoeveel ruimte is er op de meetlocatie?
- Is er sprake van hoogspanning, RF, microgolven of een sterk magnetisch veld?
- Hoe worden de temperatuurgegevens in het bewakings- of besturingssysteem geïntegreerd?
Een beknopte keuzehulp
| Vereiste | Fluorescentiemeting op vaste punten | DTS |
|---|---|---|
| Bekende hotspot | Past doorgaans goed | Past doorgaans minder goed |
| Meerdere vooraf bepaalde meetpunten | Past doorgaans goed | Past doorgaans minder goed |
| Meting in transformatorwikkelingen | Past doorgaans goed | Past doorgaans minder goed |
| Lang kabeltraject | Past doorgaans minder goed | Past doorgaans goed |
| Tunnelbewaking | Past doorgaans minder goed | Past doorgaans goed |
| Lineair object over lange afstand | Past doorgaans minder goed | Past doorgaans goed |
| Temperatuur per positie langs de vezel nodig | Past doorgaans minder goed | Past doorgaans goed |
| Rechtstreekse meting op een bekend punt nodig | Past doorgaans goed | Past doorgaans minder goed |
De tabel vergelijkt de gebruikelijke toepassingsgebieden op basis van de meetopbouw; ze rangschikt de technologieën niet. Beide methoden lossen verschillende meetproblemen met glasvezeltemperatuurmeting op.