Światłowodowy pomiar temperatury wykorzystuje optyczne połączenie sondy z przyrządem odczytowym. W fluorescencyjnym pomiarze punktowym materiał na końcówce sondy reaguje na lokalną temperaturę, a przyrząd przetwarza odpowiedź optyczną na wynik. Kilka niezależnych miejsc wymaga kilku sond i kanałów. Taka konfiguracja pozwala przypisać każdą wartość do określonego elementu urządzenia; nie stanowi rozproszonego pomiaru temperatury wzdłuż całego włókna.
- Światłowodowy pomiar temperatury wykorzystuje sondę optyczną i światłowód do pomiaru temperatury w wybranym punkcie fizycznym.
- Ścieżka wykrywania przenosi sygnały optyczne, a nie elektryczny sygnał pomiarowy w miejscu sondy.
- Punktowy światłowodowy czujnik temperatury mierzy tylko miejsce, w którym zainstalowana jest sonda.
- Jeśli konieczne jest monitorowanie kilku niezależnych punktów temperatury, wymaganych jest wiele sond.
- Metoda jest szczególnie użyteczna w środowiskach wysokiego napięcia, silnych zakłóceń elektromagnetycznych, pola magnetycznego, częstotliwości radiowych i mikrofalowych, gdzie ważna jest izolacja elektryczna.
- Dane dotyczące temperatury są konwertowane przez przyrząd monitorujący i mogą być następnie przesłane do sterowników PLC, SCADA, DAQ lub innych platform, jeśli są obsługiwane.
Przewodnik po pomiarach temperatury światłowodów
- Co to jest światłowodowy pomiar temperatury?
- Jak działa światłowodowy pomiar temperatury
- Co mierzy światłowodowy czujnik temperatury?
- Elementy światłowodowego systemu pomiaru temperatury
- Światłowodowy a konwencjonalny pomiar temperatury
- Gdzie wykorzystuje się światłowodowy pomiar temperatury?
- Pomiar wysokiego napięcia i temperatury EMI
- Wielopunktowy światłowodowy pomiar temperatury
- Światłowód do monitorowania temperatury i integracji systemu
- Kiedy wybrać światłowodowy pomiar temperatury?
- Lista kontrolna wyboru światłowodowego systemu pomiaru temperatury
- Światłowodowy pomiar temperatury INNO
- Często zadawane pytania dotyczące pomiaru temperatury w światłowodach
Co to jest światłowodowy pomiar temperatury?
Światłowodowy pomiar temperatury to metoda pomiaru temperatury przy użyciu optycznej sondy temperatury połączonej światłowodem z przyrządem monitorującym temperaturę. Pomiar punktowy wykorzystuje oddzielną końcówkę czujnikową w każdym zdefiniowanym miejscu; nie mierzy w sposób ciągły wzdłuż światłowodu.
W tego typu optycznym pomiarze temperatury współpracują ze sobą trzy elementy:
- Czujnik / Sonda – czuły na temperaturę punkt pomiarowy, instalowany w mierzonym miejscu fizycznym.
- Światłowód - przenosi optyczny sygnał wzbudzenia i powrotu pomiędzy sondą a przyrządem.
- Przyrząd monitorujący - odpytuje sondę i przetwarza odpowiedź optyczną na wartość temperatury.
Układ ten zapewnia punktowy pomiar temperatury bez ścieżki elektrycznego sygnału pomiarowego na samej końcówce pomiarowej.
Jak działa światłowodowy pomiar temperatury?
Łańcuch pomiarowy można podsumować jako: Sonda światłowodowa → Światłowód → Przyrząd monitorujący → Dane temperaturowe → PLC / SCADA / DAQ, jeśli jest to wymagane.
- Przyrząd wysyła sygnał optyczny poprzez światłowód.
- Sonda wrażliwa na temperaturę reaguje w zależności od swojej temperatury.
- Odpowiedź optyczna powraca do przyrządu monitorującego.
- Przyrząd przekształca tę reakcję na wartość temperatury.
Sondy INNO wykorzystują punktowy, światłowodowy pomiar temperatury w oparciu o fluorescencję, aby wygenerować tę odpowiedź optyczną. Bardziej szczegółowe wyjaśnienie zasady wykrywania można znaleźć w artykule Fluorescencyjna technologia światłowodowego pomiaru temperatury .
Co właściwie mierzy światłowodowy czujnik temperatury?
Punktowy światłowodowy czujnik temperatury mierzy temperaturę w fizycznym miejscu końcówki pomiarowej. Nie mierzy temperatury całego transformatora, całej szyny zbiorczej, całego silnika ani całej komory mikrofalowej i nie lokalizuje automatycznie najgorętszego punktu w systemie. Jeśli konieczne jest dokonanie pomiaru w więcej niż jednym miejscu, wymagana jest więcej niż jedna sonda.
| Konfiguracja pomiaru | Co reprezentuje odczyt |
|---|---|
| Jedna sonda | Temperatura w jednym zainstalowanym punkcie pomiarowym |
| Trzy sondy | Trzy niezależne fizyczne punkty temperatury |
| Sześć sond | Sześć niezależnych punktów temperaturowych |
| System wielokanałowy | Kilka niezależnych sond odczytywanych przez jeden kompatybilny przyrząd monitorujący |
Liczba sond i kanałów zależy od liczby niezależnych punktów pomiarowych, które należy monitorować, a nie od całkowitego rozmiaru sprzętu.
Co wchodzi w skład światłowodowego systemu pomiaru temperatury?
Typowy światłowodowy system pomiaru temperatury lub światłowodowy system monitorowania temperatury zazwyczaj składa się z następujących elementów:
- Światłowodowa sonda temperatury
- Światłowód/zespół przedłużacza
- Przyrząd monitorujący / nadajnik / demodulator
- Zasilanie według potrzeb
- Wyświetlacz lokalny, jeśli jest obsługiwany
- Wyjście komunikacyjne, jeśli jest obsługiwane
- Połączenie PLC / SCADA / DAQ tam, gdzie jest to wymagane
Sonda i przyrząd monitorujący pełnią różne funkcje. Sonda wytwarza zależną od temperatury odpowiedź optyczną, podczas gdy przyrząd monitorujący przetwarza tę odpowiedź na użyteczne dane dotyczące temperatury oraz, jeśli jest to możliwe, na wyjścia komunikacyjne. Zobacz Co to jest światłowodowy czujnik temperatury i jak działa? , aby uzyskać więcej szczegółów na temat samej sondy.
Światłowodowy pomiar temperatury a konwencjonalny pomiar temperatury
| Metoda | Typ pomiaru | Ścieżka sygnału | Główna siła | Główne ograniczenie/uwzględnienie |
|---|---|---|---|---|
| Światłowód | Bezpośredni pomiar punktu instalacji | Optyczny | Izolacja galwaniczna i wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne wzdłuż ścieżki optycznej | Wymaga kompatybilnego optycznego przyrządu monitorującego |
| Pt100 / RTD | Bezpośredni pomiar punktu instalacji | Opór elektryczny | Szeroko stosowane i łatwe do integracji z konwencjonalnymi systemami | Należy uwzględnić okablowanie elektryczne i izolację |
| Termopara | Bezpośredni pomiar punktu instalacji | Napięcie termoelektryczne | Szerokie zastosowanie przemysłowe i odpowiednie dla wielu zakresów temperatur | Należy wziąć pod uwagę okablowanie sygnałowe i środowisko elektryczne |
| Podczerwień | Pomiar temperatury powierzchni | Bezkontaktowy optyczny | Brak kontaktu z celem | Wymaga dostępu optycznego/lini wzroku i mierzy dostępne powierzchnie |
Każda metoda ma sytuacje, w których jest praktyczna. Zobacz Światłowodowy czujnik temperatury a Pt100: Kluczowe różnice , aby uzyskać bliższe porównanie tych dwóch metod bezpośredniego kontaktu.
Gdzie stosuje się światłowodowy pomiar temperatury?
| Aplikacja | Co jest mierzone | Dlaczego pomiar światłowodem jest istotny |
|---|---|---|
| Transformator | Wybrane lokalizacje potencjalnych uzwojeń/gorących punktów | Bezpośredni pomiar punktowy w środowisku uzwojenia wysokiego napięcia |
| Rozdzielnica | Szyny zbiorcze, mufy, zakończenia kablowe | Izolacja galwaniczna i monitorowanie wielopunktowe |
| Silniki | Wybrane lokalizacje uzwojeń stojana | Bezpośredni pomiar uzwojenia z dużą odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne wzdłuż optycznej ścieżki wykrywania |
| Testowanie wysokim napięciem | Urządzenia, komponenty lub obiekty testowe | Izolacja galwaniczna podczas pomiaru wysokiego napięcia |
| MRI / Silne pola magnetyczne | Wybrany sprzęt lub punkty testowe | Izolowana elektrycznie ścieżka wykrywania optycznego w lokalizacji sondy |
| Kuchenka mikrofalowa przemysłowa / RF | Punkty materiałowe, komorowe lub sprzętowe | Odpowiednie tam, gdzie przewodzące okablowanie czujnika może zakłócać środowisko pomiarowe |
| Elektronika mocy | IGBT / SiC / wybrane lokalizacje modułów | Kompaktowy bezpośredni pomiar punktowy do celów testowych i rozwojowych |
Nie każde zastosowanie wymaga pomiaru światłowodu, ale jest on szczególnie przydatny tam, gdzie liczy się izolacja elektryczna. Informacje na temat pomiaru uzwojenia silnika można znaleźć w Jak mierzona jest temperatura uzwojenia silnika? , a monitorowanie szyn zbiorczych i złączy patrz Jak monitorować temperaturę w szynach zbiorczych, złączach i zakończeniach kabli w rozdzielnicy .
Dlaczego światłowodowy pomiar temperatury jest stosowany w środowiskach wysokiego napięcia i zakłóceń elektromagnetycznych?
Kilka cech sprawia, że światłowodowy pomiar temperatury jest odpowiedni do pomiaru temperatury przy wysokim napięciu i pomiaru temperatury w silnych polach elektromagnetycznych:
- Optyczna ścieżka wykrywania jest elektrycznie izolowana.
- Światłowód przenosi pomiar w sposób optyczny, a nie w postaci elektrycznego sygnału czujnika w punkcie pomiarowym.
- Wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne wzdłuż optycznej ścieżki wykrywania.
- Sonda może być umieszczona w pobliżu wybranych miejsc pod napięciem lub wrażliwych na elektryczność, jeśli pozwala na to konstrukcja sprzętu.
- Przyrząd monitorujący może pozostać z dala od punktu wykrywania.
Przyrząd monitorujący i zewnętrzne okablowanie komunikacyjne pozostają elementami elektronicznymi, więc ogólny projekt systemu i prześwity nadal muszą być zgodne z obowiązującymi wymaganiami sprzętowymi i bezpieczeństwa. Więcej szczegółów na ten temat można znaleźć w Dlaczego warto stosować światłowodowe czujniki temperatury do wysokonapięciowego pomiaru temperatury?
Jak działa wielopunktowy światłowodowy pomiar temperatury?
Sonda jednopunktowa zwykle odpowiada jednemu aktywnemu kanałowi pomiarowemu. Na przykład trzy sondy zapewniają trzy niezależne punkty, sześć sond zapewnia sześć niezależnych punktów, a dwanaście sond zapewnia dwanaście niezależnych punktów, w zależności od użytego instrumentu monitorującego.
Typowe konfiguracje światłowodowego systemu monitorowania temperatury mogą obejmować 1–4 kanały w przypadku konfiguracji kompaktowych lub OEM, tam gdzie ma to zastosowanie, 3/6/9/12/16 kanałów do zastosowań związanych z monitorowaniem sprzętu, w zależności od instrumentu, oraz konfiguracje specjalne, które mogą obejmować około 64 kanały w zależności od architektury systemu. Nie każdy model obsługuje każdą liczbę kanałów. Wskazówki dotyczące wyboru liczby kanałów można znaleźć w artykule Ile kanałów potrzeba do światłowodowego monitorowania temperatury?
W jaki sposób światłowodowe monitorowanie temperatury łączy się ze sterownikami PLC, SCADA lub DAQ?
Sonda światłowodowa zwykle nie komunikuje się bezpośrednio ze sterownikiem PLC lub SCADA. Łącze zazwyczaj podąża następującą ścieżką: Sonda światłowodowa → Przyrząd monitorujący → Interfejs przemysłowy → PLC / SCADA / DAQ.
W zależności od instrumentu monitorującego, typowe interfejsy obejmują:
- RS485 z obsługiwanym protokołem, takim jak Modbus RTU
- Wyjście analogowe 4-20 mA
- Przekaźnik alarmowy
- CAN, jeśli jest obsługiwany
- Ethernet / TCP/IP, jeśli jest obsługiwany
Nie każdy model instrumentu zawiera każdy interfejs. Aby zapoznać się bliżej z podłączaniem światłowodowego systemu monitorowania temperatury do platform innych firm, zobacz W jaki sposób światłowodowe systemy monitorowania temperatury mogą łączyć się ze sterownikami PLC, SCADA i platformami innych firm?
Kiedy wybrać światłowodowy pomiar temperatury?
| Wymagania pomiarowe | Kiedy pomiar światłowodu pasuje |
|---|---|
| Punkt wykrywania wysokiego napięcia | Szczególnie istotne, gdy wymagana jest izolacja galwaniczna |
| Silne środowisko EMI | Szczególnie istotne, ponieważ optyczna ścieżka wykrywania ma wysoką odporność na zakłócenia elektromagnetyczne |
| Silne pole magnetyczne | Odpowiednie, gdy wymagana jest izolowana elektrycznie czujka optyczna |
| Bezpośredni pomiar punktu wewnętrznego | Dotyczy sytuacji, w których można zainstalować sondę punktową w wymaganym miejscu |
| Wiele niezależnych punktów | Odpowiednie z wielokanałowym instrumentem monitorującym |
| Konwencjonalny pomiar procesowy niskiego napięcia | Pt100 / termopara też może się przydać |
| Tylko dostępna powierzchnia | Podczerwień może być praktyczna |
| Istniejący sprzęt bez dostępu wewnętrznego | Wybór zależy od dostępnego miejsca montażu i pomiaru |
Co należy zdefiniować przed wyborem światłowodowego systemu pomiaru temperatury?
- Jaki sprzęt jest mierzony?
- Jakie dokładnie punkty fizyczne wymagają pomiaru temperatury?
- Ile niezależnych punktów jest wymaganych?
- Jaki jest oczekiwany zakres temperatur?
- Jaka średnica sondy lub przestrzeń montażowa jest dostępna?
- Jaka długość światłowodu jest wymagana?
- Gdzie zostanie zainstalowany przyrząd monitorujący?
- Czy wymagany jest wyświetlacz lokalny?
- Czy wymagana jest integracja PLC/SCADA/DAQ?
- Jaki interfejs komunikacyjny jest wymagany?
- Czy projekt dotyczy konfiguracji standardowej czy integracji OEM/ODM?
Aby poznać konkretny zakres temperatur i długość światłowodu, zobacz Jaki zakres temperatur może mierzyć światłowodowy czujnik temperatury? i Jak wybrać odpowiednią długość światłowodu dla światłowodowego czujnika temperatury . Szerszy opis wyboru można znaleźć w artykule Jak wybrać światłowodowy czujnik temperatury .
Światłowodowe systemy pomiaru temperatury INNO
INNO dostarcza punktowe światłowodowe sondy temperatury oparte na fluorescencji, przyrządy monitorujące i konfigurowalne wielokanałowe systemy pomiarowe do zastosowań elektrycznych, przemysłowych, medycznych i testowych.
- Bezpośredni punktowy pomiar temperatury
- Izolowana elektrycznie optyczna ścieżka wykrywania
- Wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne wzdłuż optycznej ścieżki wykrywania
- Opcje sondy kompaktowej
- Niestandardowa długość włókna
- Pomiar wielokanałowy
- Przyrządy monitorujące dla różnych wymagań kanałowych
- Integracja PLC / SCADA / DAQ poprzez kompatybilne interfejsy
- Opcje OEM / ODM dla producentów sprzętu i integratorów systemów
Typowe odniesienia dla sond punktowych INNO mogą obejmować zakres temperatur od około -40 do 260 C, dokładność od około +/-0,5 do +/-1 C, czas odpowiedzi poniżej 1 s, średnicę sondy około 2-3 mm i długość włókna około 0-20 m. Konfiguracje kanałów zależą od przyrządu monitorującego i wymagań projektu, a dokładne specyfikacje zależą od konfiguracji sondy, przyrządu i projektu.