Fluorescencyjny światłowodowy pomiar temperatury i rozproszony pomiar DTS różnią się architekturą pomiarową. Sonda punktowa odczytuje temperaturę jednego określonego miejsca, natomiast DTS dostarcza informacji związanych z położeniem wzdłuż włókna pomiarowego. Kilka sond punktowych tworzy kilka niezależnych pomiarów, a nie system DTS. Wybór zależy od potrzebnego pokrycia przestrzennego, dostępnych miejsc instalacji i charakteru monitorowanego obiektu.
Wybór między nimi zależy od charakteru problemu pomiarowego: czy aplikacja wymaga temperatury w jednej lub kilku określonych, wcześniej zdefiniowanych lokalizacjach fizycznych, czy też wymaga informacji o temperaturze w wielu pozycjach wzdłuż wydłużonej trasy światłowodu? To pytanie, bardziej niż jakakolwiek pojedyncza specyfikacja wydajności, określa, która architektura będzie pasować.
Wykrywanie punktu fluorescencji a DTS: Kluczowe różnice
| Wygląd | Wykrywanie punktu fluorescencji | Rozproszony czujnik temperatury (DTS) |
|---|---|---|
| Architektura pomiarowa | Dyskretny element czujnikowy na końcówce sondy | Sam światłowód działa jako rozproszony ośrodek czujnikowy |
| Lokalizacja wykrywania | Zdefiniowany punkt fizyczny na końcu każdej sondy | Pomiar temperatury z rozdzielczością położenia wzdłuż zainstalowanego światłowodu |
| Zasięg przestrzenny | Ograniczone do lokalizacji zainstalowanych sond | Rozciąga się na całej długości zainstalowanego światłowodu |
| Liczba punktów pomiarowych | Jeden punkt na sondę; wiele sond daje wiele niezależnych punktów | Wiele odczytów związanych z pozycją generowanych wzdłuż pojedynczego światłowodu |
| Rola czujnika/włókna | Światłowód przenosi sygnał optyczny do i z oddzielnego elementu czujnikowego | Światłowód jest jednocześnie elementem czujnikowym i ścieżką sygnału |
| Koncepcja rozdzielczości pomiaru | Nie dotyczy w sensie przestrzennym; każda sonda to pojedynczy punkt | Rozdzielczość przestrzenna wzdłuż światłowodu, określona przez konkretny projekt systemu DTS |
| Typowa długość montażowa | Trasa światłowodowa łączy każdy zdefiniowany punkt detekcji z instrumentem monitorującym | Zaprojektowany do pomiarów rozproszonych na rozszerzonej trasie światłowodu |
| Uwagi dotyczące odpowiedzi | Wpływ na konstrukcję sondy, masę termiczną i sposób montażu | Wpływ na długość światłowodu, ustawienia akwizycji i projekt systemu |
| Uwagi dotyczące dokładności | Zależy od konkretnej konstrukcji sondy i instrumentu | Zależy od konkretnego projektu systemu, długości światłowodu i parametrów akwizycji |
| Uwagi dotyczące zakresu temperatur | W zależności od użytego materiału fluorescencyjnego i konstrukcji sondy | W zależności od zastosowanego światłowodu, okablowania i konstrukcji systemu |
| Architektura instrumentu | Jednostka odpytująca odczytuje sygnały zaniku fluorescencji z dyskretnych sond | Jednostka odpytująca analizuje rozproszone światło powracające wzdłuż światłowodu |
| Środowisko wysokiego napięcia / EMI | Odpowiednie, ponieważ ścieżka sygnału wykrywania jest optyczna | Odpowiednie, ponieważ ścieżka sygnału wykrywania jest optyczna |
| Złożoność instalacji | Indywidualne sondy instalowane w określonych punktach pomiarowych | Ciągła sieć światłowodowa zainstalowana na monitorowanej trasie |
| Najlepsze dopasowanie | Znane, predefiniowane lokalizacje pomiarowe | Długie aktywa liniowe, w których temperatura zależy od lokalizacji |
| Integracja systemu | Wiele sond podłączonych do wielokanałowego instrumentu do wykrywania punktowego | Światłowód czujnikowy jest podłączony do jednostki odpytującej DTS |
Co to jest fluorescencyjny światłowodowy czujnik temperatury?
Fluorescencyjny światłowodowy czujnik temperatury wykorzystuje materiał fluorescencyjny umieszczony na końcu sondy. Wzbudzające źródło światła jest przesyłane przez włókno do tego materiału, powodując jego fluorescencję. Zanik fluorescencji materiału zmienia się wraz z temperaturą, a przyrząd monitorujący ocenia reakcję zaniku w celu obliczenia temperatury na końcówce sondy.
Każda sonda odpowiada jednemu zdefiniowanemu fizycznemu punktowi pomiarowemu. Te światłowodowe czujniki temperatury wykorzystują światłowód przede wszystkim jako ścieżkę sygnału między końcówką czujnikową a przyrządem monitorującym, a nie jako samo medium czujnikowe.
Co to jest rozproszony czujnik temperatury (DTS)?
Rozproszony pomiar temperatury (DTS) wykorzystuje sam światłowód jako medium czujnikowe na całej jego długości. Zamiast polegać na dyskretnym elemencie czujnikowym w jednym punkcie, system DTS analizuje światło rozproszone we wnętrzu światłowodu podczas jego podróży wzdłuż światłowodu, zwykle stosując metody rozpraszania oparte na Ramanie.
Umożliwia to systemowi DTS dostarczanie informacji o temperaturze związanych z położeniem w wielu punktach wzdłuż światłowodu, skutecznie tworząc profil temperatury wzdłuż trasy, po której podąża włókno. DTS jest jedną z form rozproszonego wykrywania światłowodowego; istnieją inne rozproszone metody wykrywania światłowodowego dla parametrów takich jak odkształcenie lub sygnały akustyczne, podczas gdy DTS odnosi się konkretnie do temperatury.
Pomiar punktowy a pomiar rozproszony
W przypadku wykrywania fluorescencji jedna sonda mierzy jeden określony punkt. Jeżeli projekt wymaga danych o temperaturze z kilku lokalizacji, instalowanych jest kilka sond i podłączanych do przyrządu monitorującego zdolnego do odczytu wielu kanałów. Każdy z tych odczytów nadal odpowiada niezależnej, z góry określonej lokalizacji fizycznej.
Dzięki DTS pojedyncze włókno generuje serię pomiarów temperatury związanych z położeniem wzdłuż światłowodu czujnikowego. Pomiar nie jest powiązany z małą liczbą predefiniowanych punktów; zamiast tego obejmuje trasę, którą fizycznie podąża włókno.
To rozróżnienie stanowi podstawową różnicę między obiema technologiami: czujnik fluorescencji odpowiada na pytanie: „Jaka jest temperatura w tym konkretnym punkcie?” podczas gdy DTS odpowiada „jak zmienia się temperatura na tej trasie?”
Kiedy fluorescencyjny światłowodowy czujnik temperatury jest lepszym rozwiązaniem
Wykrywanie punktu fluorescencyjnego lepiej sprawdza się w przypadku wymagań pomiarowych, w których znana jest już interesująca lokalizacja i potrzebny jest bezpośredni odczyt w tym miejscu. Typowe scenariusze obejmują:
- Pomiar temperatury uzwojenia transformatora
- Znane lokalizacje gorących punktów transformatora
- Temperatura uzwojenia silnika i generatora
- Wysokonapięciowy pomiar temperatury na obiektach testowych
- Rozdzielnice i punkty połączeń elektrycznych
- Systemy MRI i inne środowiska o silnym polu magnetycznym
- Środowiska mikrofalowe i RF
- Pomiary sprzętu laboratoryjnego i testowego
- Inne znane lokalizacje o krytycznym znaczeniu termicznym
W takich przypadkach inżynier już wie, które położenie fizyczne należy zmierzyć, a sondę można zainstalować bezpośrednio w tym miejscu.
Gdy rozproszony czujnik temperatury jest lepszym rozwiązaniem
DTS lepiej sprawdza się, gdy celem jest zrozumienie zachowania temperatury na dłuższej trasie, a nie w jednym lub kilku znanych punktach. Typowe scenariusze obejmują:
- Długie kable zasilające
- Tunele
- Rurociągi
- Duże zasoby liniowe
- Wykrywanie pożaru na duże odległości lub monitorowanie termiczne
- Duże obszary, gdzie lokalizacja zmiany temperatury wzdłuż światłowodu sama w sobie jest potrzebną informacją
W tych zastosowaniach należy odpowiedzieć na pytanie, gdzie na trasie zmienia się temperatura, a nie jaka jest temperatura w jednym z góry określonym punkcie. INNO nie dostarcza systemów DTS; ta sekcja została przedstawiona wyłącznie w celach porównania technicznego.
Monitorowanie temperatury transformatora: czujniki punktowe czy DTS?
W przypadku monitorowania temperatury transformatora odpowiednia technologia zależy od celu pomiaru, a nie od ogólnie preferowanej jednej technologii.
Gdy wymagany jest pomiar temperatury w wybranych pozycjach uzwojenia lub w znanych lokalizacjach gorących punktów, punktowe czujniki fluorescencyjne można zainstalować bezpośrednio w tych lokalizacjach, dając bezpośredni odczyt powiązany z konkretnym, możliwym do zidentyfikowania punktem fizycznym. Obsługuje to bezpośrednie monitorowanie gorących punktów transformatora , gdzie miejsce pomiaru jest określone z góry.
DTS natomiast jest zorientowany na zapewnienie rozproszonego pokrycia temperatury wzdłuż trasy światłowodu, a nie osadzony pomiar punktowy w określonych pozycjach uzwojenia. Obydwa podejścia dotyczą różnych celów pomiarowych i architektur instalacji; DTS nie jest ogólnie wykluczony z zastosowań związanych z transformatorami, ale wbudowany, specyficzny dla punktu charakter pomiaru gorącego punktu uzwojenia sprawia, że punktowa detekcja fluorescencji jest powszechnie dostosowana do tego konkretnego wymagania.
Wielopunktowe monitorowanie fluorescencji nie jest DTS
Przyrząd monitorujący, który odczytuje kilka sond fluorescencyjnych jednocześnie, zapewnia wielopunktowe monitorowanie temperatury , a nie rozproszony pomiar temperatury. Każdy kanał takiego przyrządu jest w dalszym ciągu podłączony do osobnej sondy mierzącej jedną niezależną, predefiniowaną lokalizację fizyczną.
Różni się to od DTS, gdzie pojedyncze włókno samo generuje dane dotyczące temperatury z rozdzielczością położenia wzdłuż światłowodu czujnikowego. Dodanie większej liczby sond fluorescencyjnych do systemu zwiększa liczbę niezależnych pomiarów punktowych; nie przekształca systemu w rozproszoną architekturę wykrywania temperatury.
Jak wybrać pomiędzy wykrywaniem punktu fluorescencji a DTS
- Czy potrzebujesz temperatury w jednym określonym punkcie, czy też informacji o temperaturze na długiej trasie?
- Czy miejsce pomiaru jest już znane?
- Ile niezależnych punktów pomiarowych potrzeba?
- Czy aplikacja wymaga zasięgu przestrzennego na dużą odległość?
- Jaki zakres temperatur jest wymagany?
- Jaka dokładność jest wymagana?
- Jakie zachowanie w odpowiedzi jest potrzebne?
- Jaka przestrzeń instalacyjna jest dostępna w miejscu pomiaru?
- Czy w otoczeniu występuje wysokie napięcie, częstotliwości radiowe, mikrofale lub silne pole magnetyczne?
- W jaki sposób dane dotyczące temperatury będą integrować się z systemem monitorowania lub sterowania?
Prosty przewodnik po wyborze
| Wymóg | Wykrywanie punktu fluorescencji | DTS |
|---|---|---|
| Znany gorący punkt | Typowe dopasowanie | Nietypowe dopasowanie |
| Wiele predefiniowanych punktów | Typowe dopasowanie | Nietypowe dopasowanie |
| Pomiar uzwojenia transformatora | Typowe dopasowanie | Nietypowe dopasowanie |
| Długa trasa kablowa | Nietypowe dopasowanie | Typowe dopasowanie |
| Monitoring tuneli | Nietypowe dopasowanie | Typowe dopasowanie |
| Zasób liniowy dalekobieżny | Nietypowe dopasowanie | Typowe dopasowanie |
| Wymagana jest temperatura zależna od położenia wzdłuż światłowodu | Nietypowe dopasowanie | Typowe dopasowanie |
| Wymaga bezpośredniego pomiaru w znanym punkcie | Typowe dopasowanie | Nietypowe dopasowanie |
Ta tabela odzwierciedla typowe dopasowanie w oparciu o architekturę pomiarową, a nie ranking jednej technologii względem drugiej. Obie technologie rozwiązują różne problemy pomiarowe w ramach światłowodowego pomiaru temperatury.