A medição pontual por fluorescência e a medição distribuída DTS diferem na arquitetura. A primeira utiliza sondas individuais para medir posições definidas; o DTS fornece informações de temperatura associadas à posição ao longo de uma fibra de medição. Várias sondas pontuais geram leituras independentes, sem formar um DTS. A escolha depende da cobertura espacial necessária e das condições de instalação do objeto monitorado.
A escolha depende do problema de medição: a aplicação exige a temperatura em uma ou mais posições físicas específicas e predefinidas, ou informações de temperatura em muitas posições ao longo de um trajeto extenso de fibra? Essa pergunta, mais do que uma especificação isolada de desempenho, determina a arquitetura adequada.
Medição pontual por fluorescência e DTS: principais diferenças
| Aspecto | Medição pontual por fluorescência | Medição distribuída de temperatura (DTS) |
|---|---|---|
| Arquitetura de medição | Elemento sensor individual na ponta da sonda | A própria fibra óptica atua como meio sensor distribuído |
| Local de medição | Ponto físico definido na ponta de cada sonda | Medição de temperatura com identificação da posição ao longo da fibra sensora instalada |
| Cobertura espacial | Limitada às posições das sondas instaladas | Estende-se por todo o comprimento da fibra instalada |
| Quantidade de pontos de medição | Um ponto por sonda; várias sondas fornecem vários pontos independentes | Muitas leituras associadas à posição, geradas ao longo de uma única fibra sensora |
| Função do sensor / fibra | A fibra conduz o sinal óptico até um elemento sensor separado e de volta | A fibra é simultaneamente elemento sensor e caminho do sinal |
| Conceito de resolução de medição | Não se aplica no sentido espacial; cada sonda representa um ponto | Resolução espacial ao longo da fibra, determinada pelo projeto específico do sistema DTS |
| Comprimento típico de instalação | O trajeto da fibra conecta cada ponto definido ao instrumento | Projetado para medição distribuída ao longo de um percurso extenso de fibra sensora |
| Considerações sobre a resposta | Influenciada pelo projeto da sonda, pela massa térmica e pela montagem | Influenciada pelo comprimento da fibra, pelas configurações de aquisição e pelo projeto do sistema |
| Considerações sobre a precisão | Depende do projeto específico da sonda e do instrumento | Depende do projeto específico do sistema, do comprimento da fibra e dos parâmetros de aquisição |
| Considerações sobre a faixa de temperatura | Determinada pelo material fluorescente e pelo projeto da sonda utilizados | Determinada pela fibra, pelo cabeamento e pelo projeto do sistema utilizados |
| Arquitetura do instrumento | A unidade de interrogação lê sinais de decaimento da fluorescência de sondas individuais | A unidade de interrogação analisa a luz espalhada que retorna ao longo da fibra |
| Ambiente de alta tensão / EMI | Adequado, pois o caminho do sinal de medição é óptico | Adequado, pois o caminho do sinal de medição é óptico |
| Complexidade de instalação | Sondas individuais instaladas em pontos de medição específicos | Fibra contínua instalada ao longo do trajeto monitorado |
| Aplicações mais adequadas | Posições de medição conhecidas e predefinidas | Ativos lineares extensos onde importa a temperatura associada à posição |
| Integração do sistema | Várias sondas conectadas a um instrumento multicanal de medição pontual | Fibra sensora conectada a uma unidade de interrogação DTS |
O que é medição de temperatura por fluorescência em fibra óptica?
A medição de temperatura por fluorescência em fibra óptica utiliza um material fluorescente na ponta de uma sonda. Uma fonte de luz de excitação é conduzida pela fibra até esse material, provocando fluorescência. O decaimento da fluorescência muda com a temperatura, e um instrumento avalia essa resposta para calcular a temperatura na ponta da sonda.
Cada sonda corresponde a um ponto físico definido. Esses sensores de temperatura de fibra óptica utilizam a fibra principalmente como caminho do sinal entre a ponta sensora e o instrumento, em vez de utilizá-la como o próprio meio sensor.
O que é medição distribuída de temperatura (DTS)?
A medição distribuída de temperatura (DTS) utiliza a própria fibra óptica como meio sensor em todo seu comprimento. Em vez de depender de um elemento sensor individual em um ponto, o sistema DTS analisa a luz retroespalhada dentro da fibra durante sua propagação, normalmente por métodos baseados no espalhamento Raman.
Isso permite ao DTS fornecer informações de temperatura associadas à posição em muitos pontos, produzindo um perfil térmico do percurso da fibra. DTS é uma modalidade de sensoriamento distribuído por fibra óptica; existem outros métodos distribuídos para grandezas como deformação ou sinais acústicos, enquanto DTS se refere especificamente à temperatura.
Medição pontual e medição distribuída
Na medição por fluorescência, uma sonda mede um ponto definido. Se o projeto exige dados de vários locais, são instaladas várias sondas conectadas a um instrumento capaz de ler múltiplos canais. Cada leitura continua correspondendo a uma posição física independente e predefinida.
No DTS, uma única fibra gera uma série de medições de temperatura associadas à posição. A medição não fica restrita a poucos pontos predefinidos; abrange o percurso físico da fibra.
Essa é a diferença central: a fluorescência responde "qual é a temperatura neste ponto específico?", enquanto o DTS responde "como a temperatura varia ao longo deste trajeto?"
Quando a medição pontual por fluorescência é mais adequada
A medição pontual por fluorescência é mais adequada quando o local de interesse já é conhecido e se exige leitura direta nele. Os cenários típicos incluem:
- Medição da temperatura de enrolamentos de transformadores
- Posições conhecidas de pontos quentes em transformadores
- Temperatura de enrolamentos de motores e geradores
- Medição de temperatura em alta tensão em objetos de ensaio
- Painéis e pontos de conexão elétrica
- Sistemas de ressonância magnética e outros ambientes com campos magnéticos intensos
- Ambientes de micro-ondas e RF
- Medições em laboratórios e equipamentos de ensaio
- Outras posições conhecidas e termicamente críticas
Nesses casos, o engenheiro já sabe qual posição física precisa ser medida, e uma sonda pode ser instalada diretamente nela.
Quando a medição distribuída é mais adequada
O DTS é mais adequado quando se deseja entender o comportamento térmico ao longo de um trajeto extenso, em vez de um ou poucos pontos conhecidos. Os cenários típicos incluem:
- Cabos de potência extensos
- Túneis
- Tubulações
- Grandes ativos lineares
- Detecção de incêndio ou monitoramento térmico a longa distância
- Grandes áreas onde a posição da mudança de temperatura ao longo da fibra é a própria informação necessária
Nessas aplicações, a pergunta é onde a temperatura muda ao longo do trajeto, e não qual a temperatura em um ponto predeterminado. A INNO não fornece sistemas DTS; esta seção serve apenas para comparação técnica.
Monitoramento térmico de transformadores: sensores pontuais ou DTS?
Para o monitoramento de temperatura de transformadores, a tecnologia adequada depende do objetivo da medição, e não de uma preferência geral por determinada tecnologia.
Quando é necessário medir posições selecionadas do enrolamento ou pontos quentes conhecidos, sensores pontuais por fluorescência podem ser instalados diretamente nesses locais, fornecendo uma leitura vinculada a um ponto físico específico e identificável. Isso permite o monitoramento direto de pontos quentes do transformador quando o local de medição é definido antecipadamente.
O DTS se destina à cobertura distribuída de temperatura ao longo de uma fibra, em vez da medição pontual embutida em posições específicas do enrolamento. As abordagens atendem a objetivos e arquiteturas de instalação diferentes. O DTS não está excluído de aplicações relacionadas a transformadores em geral, mas a natureza embutida e localizada da medição de pontos quentes torna a fluorescência pontual uma escolha comum para esse requisito.
Monitoramento multiponto por fluorescência não é DTS
Um instrumento que lê várias sondas por fluorescência ao mesmo tempo fornece monitoramento multiponto de temperatura, não medição distribuída. Cada canal continua conectado a uma sonda separada que mede uma posição física independente e predefinida.
Isso difere do DTS, no qual uma única fibra gera dados de temperatura com identificação da posição ao longo dela. Adicionar sondas por fluorescência aumenta a quantidade de medições pontuais independentes; não transforma o sistema em uma arquitetura de medição distribuída.
Como escolher entre medição pontual por fluorescência e DTS
- Você precisa da temperatura em um ponto definido ou de informações ao longo de um trajeto extenso?
- O local de medição já é conhecido?
- Quantos pontos independentes precisam ser medidos?
- A aplicação exige cobertura espacial de longa distância?
- Qual faixa de temperatura é necessária?
- Qual precisão é necessária?
- Qual resposta é necessária?
- Qual espaço está disponível no local de medição?
- O ambiente envolve alta tensão, RF, micro-ondas ou campo magnético intenso?
- Como os dados de temperatura serão integrados ao sistema de monitoramento ou controle?
Guia simples de seleção
| Requisito | Medição pontual por fluorescência | DTS |
|---|---|---|
| Ponto quente conhecido | Aplicação típica | Não é a aplicação típica |
| Vários pontos predefinidos | Aplicação típica | Não é a aplicação típica |
| Medição de enrolamento de transformador | Aplicação típica | Não é a aplicação típica |
| Trajeto extenso de cabo | Não é a aplicação típica | Aplicação típica |
| Monitoramento de túneis | Não é a aplicação típica | Aplicação típica |
| Ativo linear de longa distância | Não é a aplicação típica | Aplicação típica |
| Necessidade de temperatura associada à posição ao longo da fibra | Não é a aplicação típica | Aplicação típica |
| Necessidade de medição direta em um ponto conhecido | Aplicação típica | Não é a aplicação típica |
A tabela mostra a adequação típica conforme a arquitetura de medição, e não uma classificação de superioridade. As tecnologias resolvem problemas diferentes de medição de temperatura por fibra óptica.