A temperatura máxima admissível de uma sonda de fibra óptica não se aplica automaticamente a todos os elementos do sistema. A ponta, a fibra, os materiais de proteção e o instrumento precisam atender à aplicação. É necessário verificar onde ocorre a exposição térmica, a construção da sonda, o percurso da fibra, a precisão, a resposta e a compatibilidade com o instrumento de leitura.
Principais conclusões
- A temperatura máxima do sensor é apenas um fator de seleção. Não descreve todo o aplicativo.
- A ponta de detecção, o corpo da sonda, a fibra e a bainha protetora podem sofrer temperaturas diferentes.
- A detecção de ponto mede apenas a localização física selecionada. Uma ponta de detecção é um ponto de medição definido.
- A precisão e a resposta devem ser verificadas na faixa operacional necessária e não presumidas na especificação da faixa.
- O roteamento de fibra pode ser tão importante quanto a capacidade da ponta de detecção.
- A sonda e o instrumento de monitoramento devem usar tecnologia de detecção compatível.
- Vários pontos independentes requerem múltiplas sondas e canais ativos compatíveis.
O que é um sensor de fibra óptica de alta temperatura?
Um sensor de fibra óptica de alta temperatura é um sensor de temperatura de fibra óptica projetado ou configurado para medição de temperatura em pontos de temperatura elevada. O termo não tem um limite padrão único. O que conta como “alto” depende da aplicação, da sonda e do instrumento.
A classificação da sonda de detecção de temperatura é separada das classificações da fibra de comunicação ou do cabo óptico. Em um sistema de detecção pontual de fluorescência, a cadeia de medição é semelhante a esta:
ponta de detecção ↓ fibra óptica ↓ instrumento de monitoramento ↓ dados de temperatura
A ponta de detecção é o ponto de medição de temperatura definido. A fibra óptica transporta sinais ópticos entre a ponta e o instrumento. A fibra não mede automaticamente a temperatura ao longo do seu comprimento. O princípio por trás disso é explicado em sensor de temperatura por fibra óptica fluorescente : o instrumento lê a resposta óptica da ponta de detecção e deriva dela a temperatura da ponta.
1. Confirme a faixa de temperatura necessária
Resposta direta: defina a temperatura que o ponto de medição realmente experimenta e compare-a com a faixa verificada do sensor.
Comece anotando quatro valores onde eles se aplicam:
- temperatura mínima esperada
- temperatura normal de operação
- temperatura máxima esperada
- excursões de curta duração, se o processo as possuir
A questão não é "Qual é a especificação de sensor mais alta disponível?" A melhor pergunta é "Que temperatura o ponto de medição real atinge?" Os requisitos da aplicação e a classificação máxima do sensor são coisas diferentes. Um sensor que cubra o valor máximo, mas não a faixa normal de operação, ou um que seja classificado apenas marginalmente para o pico real, pode não ser uma boa opção.
As excursões são importantes porque um breve pico ainda pode estressar a sonda. Confirme com o fornecedor como a sonda específica lida com o perfil de temperatura do seu processo, em vez de depender de um único número. O limite de temperatura depende da sonda específica, do material de detecção, da construção e do instrumento. Para obter mais informações sobre como o intervalo é definido e selecionado, consulte faixa do sensor de temperatura de fibra óptica .
Pergunta de seleção: quais são as temperaturas mínima, normal, máxima e de excursão no ponto exato a ser medido?
2. Verifique a ponta da sonda e a construção da sonda
Resposta direta: o princípio de detecção pode suportar temperatura elevada, mas a sonda completa também deve ser adequada.
A capacidade de alta temperatura não depende apenas do material de detecção. Uma sonda é uma montagem construída e cada peça deve tolerar a aplicação. Dependendo do projeto, o seguinte pode ser relevante:
- a ponta da sonda
- o alojamento da sonda
- um tubo protetor
- revestimentos
- o método adesivo ou de colagem
- proteção mecânica
Uma sonda cujo elemento sensor pode responder a uma temperatura elevada ainda pode ser limitada por outra parte de sua construção. Existem diferentes estruturas de sonda para diferentes condições de instalação, e a correta depende de como a sonda é montada, o que ela toca e a que está exposta. Você pode revisar as estruturas disponíveis na categoria sondas de temperatura de fibra óptica .
Evite suposições sobre materiais. As sondas não são todas construídas da mesma maneira, portanto, confirme a construção da sonda específica em relação às condições do seu ponto de medição.
Pergunta de seleção: todas as partes da sonda, não apenas o elemento sensor, são especificadas para a temperatura e o ambiente no ponto de instalação?
3. Verifique a capacidade de temperatura da fibra e da bainha protetora
Resposta direta: a temperatura da ponta de detecção não é necessariamente a temperatura ao longo da rota da fibra, portanto verifique a fibra e a bainha separadamente.
Duas situações são comuns. Em um deles, o ponto de detecção fica dentro de uma zona quente enquanto a fibra sai dessa zona e atinge um local de monitoramento mais frio. No outro, uma seção mais longa de fibra é exposta a temperaturas elevadas ao longo de seu percurso. Eles precisam de verificações diferentes.
Confirme cada um dos seguintes itens separadamente:
- capacidade da ponta de detecção
- capacidade do corpo da sonda
- capacidade de revestimento de fibra
- capacidade de bainha protetora Localização do conector
- e temperatura ambiente
- o ambiente de roteamento externo
Alta temperatura na sonda não significa que toda a fibra esteja na mesma temperatura
A detecção de ponto de fluorescência mede a temperatura na ponta de detecção. A fibra é o caminho do sinal óptico. Ele não informa um perfil de temperatura ao longo de sua extensão.
Isso não torna irrelevante a exposição da fibra à temperatura. O revestimento de fibra, a bainha e os conectores ainda apresentam limites materiais e mecânicos. A rota deve ser avaliada quanto à temperatura que cada seção realmente verá.
Pergunta de seleção: quais seções da fibra e da bainha entram na zona quente e elas estão classificadas para essa exposição?
4. Verifique a precisão na temperatura necessária
Resposta direta: a faixa e a precisão são critérios de seleção separados, portanto, verifique a precisão onde o aplicativo opera.
Uma sonda que cobre uma ampla faixa não é automaticamente precisa em toda ela. O que importa é o desempenho da medição na parte da faixa utilizada pelo seu processo, especialmente em torno dos pontos de controle ou alarme.
O desempenho da medição também pertence à cadeia completa, não apenas à fibra. Depende de:
- a sonda
- o caminho óptico
- o instrumento de monitoramento
- calibração
Verifique a especificação de precisão verificada para a sonda selecionada e a configuração do instrumento e confirme se ela se aplica à temperatura de seu interesse.
Pergunta de seleção: qual precisão é verificada para esta combinação de sonda e instrumento em minha temperatura operacional e a aplicação realmente precisa disso?
5. Combine o tempo de resposta com o processo térmico
Resposta direta: um sensor com uma ampla faixa de alta temperatura não é automaticamente adequado para um processo de mudança rápida.
O tempo de resposta depende de vários fatores práticos:
- geometria da sonda
- massa térmica
- contato térmico com o alvo
- método de instalação
- o material alvo
- a dinâmica do processo
Como conceito, o monitoramento térmico lento de um grande corpo aquecido exige poucas demandas de resposta. Um processo de aquecimento rápido é diferente, porque uma sonda que responde lentamente pode ficar atrás da temperatura real e subestimar as mudanças rápidas. O contato térmico é tão importante quanto a própria sonda: uma sonda bem construída e com mau contato ainda lerá lentamente.
Defina primeiro a dinâmica do processo e depois pergunte qual resposta a sonda precisa fornecer naquela instalação. Para uma visão mais detalhada de como a resposta é definida, consulte tempo de resposta do sensor de temperatura de fibra óptica .
Pergunta de seleção: com que rapidez a temperatura muda neste ponto e a sonda, montada conforme planejado, pode acompanhá-la?
6. Planeje o comprimento e o roteamento da fibra
Resposta direta: escolha o comprimento da fibra para seguir o roteamento real, e não o contrário.
Percorra a rota do ponto de detecção até o instrumento e anote cada estágio:
- a distância do ponto de detecção ao instrumento de monitoramento
- roteamento interno dentro do equipamento
- o local de passagem
- roteamento externo
- proteção contra dobras
- proteção mecânica
- o comprimento da fibra que passa pela zona de alta temperatura
- a posição do conector
- acesso de serviço para manutenção
Selecionar um comprimento antes de planejar a rota geralmente resulta em uma fibra muito curta para alcançar o instrumento ou muito longa para ser gerenciada com segurança. O comprimento também interage com o item 3: um caminho mais longo através de uma região quente significa mais fibra e bainha para se qualificar para aquela exposição. O comprimento da fibra deve seguir a rota real, com permissão para acesso ao serviço.
Para obter mais informações sobre como o comprimento e a estrutura da sonda são especificados, consulte comprimento e estrutura da sonda de temperatura de fibra óptica .
Pergunta de seleção: qual é a rota real do ponto de detecção até o instrumento e onde ao longo dela estão as seções quentes, curvas e conectores?
7. Confirme a compatibilidade do instrumento de monitoramento
Resposta direta: uma sonda de alta temperatura não pode ser selecionada separadamente de seu instrumento de monitoramento.
Uma sonda baseada no tempo de vida da fluorescência requer um instrumento de medição de fluorescência compatível. Não presuma que qualquer interrogador de fibra óptica possa ler qualquer sensor óptico de temperatura. Diferentes tecnologias de temperatura de fibra óptica usam princípios ópticos diferentes, por exemplo, tempo de vida da fluorescência, absorção de GaAs, FBG e detecção de temperatura distribuída, e não são lidas automaticamente pelo mesmo instrumento.
Verifique o seguinte:
-
Tecnologia de detecção
- compatibilidade óptica
- contagem de canais
- compatibilidade da sonda
- a faixa de medição necessária
- saída de dados
- integração de monitoramento
O instrumento também é onde os dados de temperatura se tornam saída utilizável. Para o lado do instrumento, consulte transmissores e hosts de temperatura de fibra óptica . O objetivo aqui é apenas verificar se a sonda e o instrumento foram projetados para funcionarem juntos.
Pergunta de seleção: esta ponta de prova foi projetada para funcionar com este instrumento e o instrumento fornece os canais e saídas que o projeto precisa?
Lista de verificação de seleção de sensor de fibra óptica de alta temperatura
| Verifique | Pergunta a ser feita | Por que é importante |
|---|---|---|
| Faixa de temperatura | Qual é a experiência real do ponto de medição? | O requisito da aplicação não é igual à classificação máxima do sensor |
| Construção da sonda | Toda a sonda é adequada às condições? | O princípio de detecção por si só não torna a montagem adequada |
| Capacidade de temperatura de fibra/bainha | Quais seções de fibra estão expostas ao calor? | A temperatura da ponta e a temperatura do roteamento podem ser diferentes |
| Precisão | O que é verificado na minha temperatura operacional? | Alcance e precisão são critérios separados |
| Tempo de resposta | A sonda consegue acompanhar o processo? | Uma faixa ampla não garante uma resposta rápida |
| Comprimento/roteamento de fibra | Qual é o caminho real para o instrumento? | O comprimento deve seguir o roteamento, e o roteamento afeta a exposição |
| Compatibilidade do instrumento | O instrumento consegue ler esta sonda? | Diferentes princípios ópticos precisam de instrumentos diferentes |
Uma sequência de seleção prática
- Defina o ponto de medição física.
- Define a temperatura normal e máxima esperada.
- Determine quanto da sonda e da fibra está exposta a altas temperaturas.
- Confirme a precisão necessária.
- Defina os requisitos de resposta do processo.
- Planeje a rota da fibra.
- Contar os pontos de medição independentes.
- Combine as pontas de prova com um instrumento de monitoramento compatível.
- Confirme a saída necessária e a integração do sistema.
Esta sequência é específica para pontos de temperatura elevada. Para um processo mais amplo que também abrange aplicações comuns de temperatura, consulte como escolher um sensor de temperatura de fibra óptica .
Quantos sensores de fibra óptica de alta temperatura são necessários?
O número depende de quantos pontos de medição independentes a aplicação possui. Para detecção pontual, a relação é:
1 ponto de medição independente ≈ 1 sonda ≈ 1 canal de medição ativo compatível
Por exemplo, quatro pontos selecionados normalmente precisariam de quatro sondas e pelo menos quatro canais compatíveis. Este é um exemplo de configuração, não uma regra universal.
Múltiplas sondas não tornam o sistema um sistema de detecção de temperatura distribuído. Eles fornecem múltiplas medições de pontos independentes, cada uma em um local escolhido pelo engenheiro. Uma única sonda representa apenas o seu próprio ponto de detecção, e não uma grande área térmica. Quando vários pontos alimentam um sistema, o instrumento e o software tornam-se parte de um sistema de monitoramento de temperatura de fibra óptica .
A alta temperatura nem sempre é a parte mais difícil da aplicação
Muitos projetos combinam temperatura elevada com outras condições que afetam a escolha:
- alta tensão
- forte interferência eletromagnética
- Campos de RF ou micro-ondas
- campos magnéticos fortes
- espaço de instalação limitado
- mudança rápida de temperatura
- vibração mecânica
- exposição química
Não selecione uma sonda com base apenas na temperatura máxima. Em algumas aplicações, o fator limitante é o espaço de instalação, o ambiente elétrico ou a exposição química, e não o calor em si. A cadeia de medição óptica é frequentemente usada porque o ponto de detecção pode permanecer eletricamente isolado e o caminho do sinal óptico tem alta resistência à interferência eletromagnética. O contexto mais amplo de medição é abordado em medição de temperatura de fibra óptica .
Onde sensores de fibra óptica de alta temperatura podem ser usados
Estas são áreas onde a detecção de pontos de temperatura elevada pode ser necessária. Nem todos os casos nessas áreas envolvem altas temperaturas.
- Aquecimento industrial: medição de pontos dentro de equipamentos ou processos aquecidos.
- Equipamento elétrico de alta tensão: pontos de temperatura onde o isolamento elétrico é necessário.
- Teste de eletrônica de potência: medições em componentes quentes durante o teste.
- Aquecimento por RF e micro-ondas: medição em campos que podem perturbar sensores elétricos.
- Teste térmico de laboratório: medição de ponto controlado em configurações de teste.
- Pontos de medição selecionados do transformador e do motor: locais internos específicos de interesse.
Erros comuns ao selecionar um sensor de fibra óptica de alta temperatura
- Olhando apenas para o número da temperatura máxima. O número não descreve a construção da sonda, exposição da fibra, precisão ou resposta.
- Ignorando a exposição à temperatura da fibra e da bainha protetora. A ponta de detecção pode não ser a única parte exposta ao calor.
- Supondo que o alcance e a precisão sejam da mesma especificação. Uma ampla faixa não significa que o requisito de precisão seja atendido em seu ponto operacional.
- Ignorando contato térmico e requisitos de resposta. A instalação afeta a rapidez com que o probe segue o processo.
- Selecionar o comprimento da fibra antes de planejar o roteamento. A rota determina quanta fibra é necessária e como ela será exposta.
- Supondo que qualquer sonda funcione com qualquer instrumento de fibra óptica. A compatibilidade depende do princípio de detecção e do design do instrumento.
- Supondo que uma sonda represente uma grande área térmica. Uma sonda mede seu próprio ponto de detecção.
Conclusão
A seleção de um sensor de fibra óptica de alta temperatura requer mais do que verificar a faixa máxima de temperatura. Os principais pontos a serem confirmados são a faixa de temperatura no ponto de medição real, a construção da sonda, a exposição à temperatura da fibra e da bainha, a precisão na temperatura operacional, a resposta ao processo térmico, a rota e o comprimento da fibra e a compatibilidade do instrumento.
O sensor correto é aquele cuja cadeia de medição completa corresponde às reais condições térmicas e de instalação.
Se o seu projeto requer medição de temperatura pontual em um ambiente de alta temperatura, alta tensão ou eletromagneticamente exigente, a INNO pode ajudar a revisar o ponto de detecção, a construção da sonda, o roteamento de fibra e os requisitos do instrumento de monitoramento.