A medição de temperatura por fibra óptica utiliza uma conexão óptica entre a sonda e o instrumento. Na medição pontual por fluorescência, o material da ponta responde à temperatura local, e o instrumento converte a resposta em um valor. Várias posições independentes exigem várias sondas e canais. Essa configuração mantém leituras separadas e não mede temperatura de forma distribuída ao longo de toda a fibra.
- A medição de temperatura por fibra óptica usa uma sonda óptica e fibra óptica para medir a temperatura em um ponto físico selecionado.
- O caminho de medição transporta sinais ópticos em vez de um sinal elétrico de medição no local da sonda.
- Um sensor pontual de temperatura de fibra óptica mede apenas o local onde a sonda está instalada.
- São necessárias várias sondas quando diversos pontos independentes de temperatura precisam ser monitorados.
- O método é especialmente útil em ambientes de alta tensão, EMI intensa, campos magnéticos, RF e micro-ondas em que o isolamento elétrico é importante.
- Os dados de temperatura são convertidos por um instrumento de monitoramento e podem então ser enviados a PLC, SCADA, DAQ ou outras plataformas, quando suportado.
Guia de medição de temperatura por fibra óptica
- O que é medição de temperatura por fibra óptica?
- Como funciona a medição de temperatura por fibra óptica
- O que um sensor de temperatura de fibra óptica mede?
- Componentes de um sistema de medição de temperatura por fibra óptica
- Medição de temperatura por fibra óptica e convencional
- Onde a medição de temperatura por fibra óptica é usada?
- Medição de temperatura em alta tensão e EMI
- Medição de temperatura por fibra óptica em múltiplos pontos
- Monitoramento de temperatura por fibra óptica e integração de sistemas
- Quando escolher medição de temperatura por fibra óptica?
- Lista de verificação para seleção de sistemas de medição de temperatura por fibra óptica
- Medição de temperatura por fibra óptica INNO
- Perguntas frequentes sobre medição de temperatura por fibra óptica
O que é medição de temperatura por fibra óptica?
A medição de temperatura por fibra óptica é um método que usa uma sonda óptica de temperatura conectada por fibra óptica a um instrumento de monitoramento de temperatura. A medição pontual usa uma ponta sensível separada em cada local definido; ela não mede continuamente ao longo da fibra.
Três componentes trabalham em conjunto nesse tipo de medição óptica de temperatura:
- Sensor / sonda - o ponto sensível à temperatura, instalado no local físico que está sendo medido.
- Fibra óptica - transporta a excitação óptica e o sinal de retorno entre a sonda e o instrumento.
- Instrumento de monitoramento - interroga a sonda e converte a resposta óptica em um valor de temperatura.
Esse arranjo fornece medição pontual de temperatura sem um caminho de sinal elétrico de medição na própria ponta sensível.
Como funciona a medição de temperatura por fibra óptica?
A cadeia de medição pode ser resumida assim: sonda de fibra óptica → fibra óptica → instrumento de monitoramento → dados de temperatura → PLC / SCADA / DAQ, se necessário.
- O instrumento envia um sinal óptico pela fibra.
- A sonda sensível à temperatura responde conforme sua temperatura.
- A resposta óptica retorna ao instrumento de monitoramento.
- O instrumento converte essa resposta em um valor de temperatura.
As sondas INNO usam medição pontual de temperatura por fibra óptica baseada em fluorescência para gerar essa resposta óptica. Para uma explicação mais detalhada do princípio de medição, consulte Tecnologia de medição de temperatura de fibra óptica por fluorescência.
O que um sensor de temperatura de fibra óptica realmente mede?
Um sensor pontual de temperatura de fibra óptica mede a temperatura no local físico da ponta sensível. Ele não mede a temperatura de um transformador inteiro, um barramento inteiro, um motor inteiro ou uma câmara inteira de micro-ondas, e não localiza automaticamente o ponto mais quente de um sistema. Se mais de um local precisar ser medido, será necessária mais de uma sonda.
| Configuração de medição | O que a leitura representa |
|---|---|
| Uma sonda | Temperatura em um ponto de medição instalado |
| Três sondas | Três pontos físicos independentes de temperatura |
| Seis sondas | Seis pontos independentes de temperatura |
| Sistema de múltiplos canais | Várias sondas independentes lidas por um instrumento de monitoramento compatível |
O número de sondas e canais segue o número de pontos independentes de medição que precisam ser monitorados, e não o tamanho total do equipamento.
O que um sistema de medição de temperatura por fibra óptica inclui?
Um sistema típico de medição de temperatura por fibra óptica, ou sistema de monitoramento de temperatura por fibra óptica, geralmente inclui os seguintes elementos:
- Sonda de temperatura de fibra óptica
- Fibra óptica / conjunto de extensão
- Instrumento de monitoramento / transmissor / demodulador
- Fonte de alimentação conforme necessário
- Visor local, quando suportado
- Saída de comunicação, quando suportada
- Conexão com PLC / SCADA / DAQ, quando necessária
A sonda e o instrumento de monitoramento desempenham funções diferentes. A sonda produz a resposta óptica dependente da temperatura, enquanto o instrumento de monitoramento converte essa resposta em dados de temperatura utilizáveis e, quando suportado, saídas de comunicação. Consulte O que é um sensor de temperatura de fibra óptica e como funciona? para saber mais sobre a própria sonda.
Medição de temperatura por fibra óptica e medição convencional de temperatura
| Método | Tipo de medição | Caminho do sinal | Principal vantagem | Principal limitação / consideração |
|---|---|---|---|---|
| Fibra óptica | Medição direta no ponto instalado | Óptico | Isolamento elétrico e alta resistência à interferência eletromagnética ao longo do caminho óptico | Exige instrumento compatível de monitoramento óptico |
| Pt100 / RTD | Medição direta no ponto instalado | Resistência elétrica | Amplamente usado e fácil de integrar a sistemas convencionais | É necessário considerar cabeamento elétrico e isolamento |
| Termopar | Medição direta no ponto instalado | Tensão termoelétrica | Amplo uso industrial e adequação a muitas faixas de temperatura | É necessário considerar cabeamento de sinais e ambiente elétrico |
| Infravermelho | Medição de temperatura superficial | Óptico sem contato | Sem contato com o alvo | Exige acesso óptico / linha de visada e mede superfícies acessíveis |
Cada método tem situações em que é prático. Consulte Sensor de temperatura de fibra óptica e Pt100: principais diferenças para uma comparação mais detalhada desses dois métodos de contato direto.
Onde a medição de temperatura por fibra óptica é usada?
| Aplicação | O que é medido | Por que a medição por fibra óptica é relevante |
|---|---|---|
| Transformador | Locais selecionados do enrolamento / potenciais pontos quentes | Medição pontual direta no ambiente de alta tensão do enrolamento |
| Painéis elétricos | Barramentos, emendas, terminações de cabos | Isolamento elétrico e monitoramento em múltiplos pontos |
| Motores | Locais selecionados do enrolamento do estator | Medição direta do enrolamento com alta resistência à interferência eletromagnética ao longo do caminho óptico de medição |
| Testes de alta tensão | Dispositivos, componentes ou objetos de teste | Isolamento elétrico durante a medição em alta tensão |
| MRI / campos magnéticos intensos | Pontos selecionados de equipamento ou teste | Caminho óptico de medição eletricamente isolado no local da sonda |
| Micro-ondas industriais / RF | Pontos do material, da câmara ou do equipamento | Adequada quando o cabeamento condutivo do sensor pode interferir no ambiente de medição |
| Eletrônica de potência | IGBT / SiC / locais selecionados de módulos | Medição pontual direta compacta para teste e desenvolvimento |
Nem toda aplicação exige medição por fibra óptica, mas ela é especialmente útil quando o isolamento elétrico importa. Especificamente para medição do enrolamento de motores, consulte Como medir a temperatura do enrolamento de motores?, e para monitoramento de barramentos e emendas, consulte Como monitorar temperatura em barramentos, emendas e terminações de cabos de painéis elétricos.
Por que a medição de temperatura por fibra óptica é usada em ambientes de alta tensão e EMI?
Diversas características tornam a medição de temperatura por fibra óptica relevante para medição em alta tensão e em campos eletromagnéticos intensos:
- O caminho óptico de medição é eletricamente isolado.
- A fibra óptica transporta a medição opticamente, e não como sinal elétrico do sensor no ponto de medição.
- Alta resistência à interferência eletromagnética ao longo do caminho óptico de medição.
- A sonda pode ser posicionada perto de locais selecionados energizados ou eletricamente sensíveis quando o projeto do equipamento permite.
- O instrumento de monitoramento pode permanecer distante do ponto de medição.
O instrumento de monitoramento e o cabeamento externo de comunicação continuam sendo componentes eletrônicos; portanto, o projeto geral do sistema e as distâncias de isolamento ainda devem seguir os requisitos aplicáveis de equipamento e segurança. Há mais detalhes sobre esse tema em Por que usar sensores de temperatura de fibra óptica para medir temperatura em alta tensão?
Como funciona a medição de temperatura por fibra óptica em múltiplos pontos?
Uma sonda pontual normalmente corresponde a um canal ativo de medição. Por exemplo, três sondas fornecem três pontos independentes, seis sondas fornecem seis pontos independentes e doze sondas fornecem doze pontos independentes, dependendo do instrumento de monitoramento usado.
As configurações típicas de sistemas de monitoramento de temperatura por fibra óptica podem incluir 1-4 canais para configurações compactas ou OEM, quando aplicável, 3 / 6 / 9 / 12 / 16 canais para aplicações de monitoramento de equipamentos, conforme o instrumento, e configurações especiais que podem chegar a aproximadamente 64 canais, dependendo da arquitetura do sistema. Nem todo modelo suporta todas as quantidades de canais. Para orientações sobre a seleção da quantidade de canais, consulte De quantos canais você precisa para monitorar temperatura por fibra óptica?
Como conectar o monitoramento de temperatura por fibra óptica a PLC, SCADA ou DAQ?
Uma sonda de fibra óptica normalmente não se comunica diretamente com PLC ou SCADA. A conexão geralmente segue este trajeto: sonda de fibra óptica → instrumento de monitoramento → interface industrial → PLC / SCADA / DAQ.
Dependendo do instrumento de monitoramento, as interfaces comuns incluem:
- RS485 com protocolo suportado, como Modbus RTU
- Saída analógica de 4-20 mA
- Relé de alarme
- CAN, quando suportado
- Ethernet / TCP/IP, quando suportado
Nem todo modelo de instrumento inclui todas as interfaces. Para uma análise mais detalhada da conexão de sistemas de monitoramento de temperatura por fibra óptica a plataformas de terceiros, consulte Como conectar sistemas de monitoramento de temperatura por fibra óptica a PLC, SCADA e plataformas de terceiros?
Quando escolher medição de temperatura por fibra óptica?
| Requisito de medição | Quando a medição por fibra óptica é adequada |
|---|---|
| Ponto de medição em alta tensão | Especialmente relevante quando o isolamento elétrico é necessário |
| Ambiente com EMI intensa | Especialmente relevante porque o caminho óptico de medição apresenta alta resistência à interferência eletromagnética |
| Campo magnético intenso | Relevante quando é necessária medição óptica eletricamente isolada |
| Medição pontual interna direta | Relevante quando uma sonda pontual pode ser instalada no local necessário |
| Vários pontos independentes | Adequada com instrumento de monitoramento de múltiplos canais |
| Medição convencional de processo em baixa tensão | Pt100 / termopar também podem ser práticos |
| Apenas superfície acessível | Infravermelho pode ser prático |
| Equipamento existente sem acesso interno | A seleção depende da montagem disponível e do local de medição |
O que definir antes de selecionar um sistema de medição de temperatura por fibra óptica?
- Qual equipamento está sendo medido?
- Quais pontos físicos exatos exigem medição de temperatura?
- Quantos pontos independentes são necessários?
- Qual faixa de temperatura é esperada?
- Qual diâmetro de sonda ou espaço de instalação está disponível?
- Qual comprimento de fibra é necessário?
- Onde o instrumento de monitoramento será instalado?
- É necessário visor local?
- É necessária integração com PLC / SCADA / DAQ?
- Qual interface de comunicação é necessária?
- O projeto é uma configuração padrão ou uma integração OEM / ODM?
Especificamente para faixa de temperatura e comprimento da fibra, consulte Qual faixa de temperatura um sensor de temperatura de fibra óptica pode medir? e Como escolher o comprimento de fibra adequado para um sensor de temperatura de fibra óptica. Para orientações mais amplas de seleção, consulte Como escolher um sensor de temperatura de fibra óptica.
Sistemas INNO de medição de temperatura por fibra óptica
A INNO fornece sondas pontuais de temperatura de fibra óptica baseadas em fluorescência, instrumentos de monitoramento e sistemas configuráveis de medição de múltiplos canais para aplicações elétricas, industriais, médicas e de teste.
- Medição pontual direta de temperatura
- Caminho óptico de medição eletricamente isolado
- Alta resistência à interferência eletromagnética ao longo do caminho óptico de medição
- Opções de sondas compactas
- Comprimento de fibra personalizado
- Medição de múltiplos canais
- Instrumentos de monitoramento para diferentes requisitos de canais
- Integração com PLC / SCADA / DAQ por interfaces compatíveis
- Opções OEM / ODM para fabricantes de equipamentos e integradores de sistemas
As referências típicas de sondas pontuais INNO podem incluir faixa de temperatura de aproximadamente -40 a 260 C, exatidão de aproximadamente +/-0.5 a +/-1 C, resposta inferior a 1 s, diâmetro de sonda de aproximadamente 2-3 mm e comprimento de fibra de aproximadamente 0-20 m. As configurações de canais dependem do instrumento de monitoramento e dos requisitos do projeto, e as especificações exatas dependem da sonda, do instrumento e da configuração do projeto.