Принцип измерения
Время затухания флуоресценции
ПРИНЦИП ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ
Флуоресцентное волоконно-оптическое измерение температуры
Температуру определяют в заданной точке на наконечнике зонда, анализируя изменение затухания флуоресцентного материала после оптического возбуждения.
Возле чувствительного наконечника не нужны электрическое питание или металлическая сигнальная проводка. Свет проходит по волокну к отдельному прибору и обратно, поэтому метод применяют в выбранных точках высоковольтного оборудования, при сильных EMI, RF, СВЧ- и магнитных полях.
Полная измерительная цепь, компоненты и подбор конфигурации описаны в руководстве по волоконно-оптическому измерению температуры.
Что такое флуоресцентное волоконно-оптическое измерение температуры?
Это метод точечного измерения: флуоресцентный чувствительный материал размещён на конце оптического зонда. Прибор направляет к нему свет возбуждения, а возвращаемый отклик меняется в зависимости от температуры.
INNO определяет температуру по зависимости времени затухания флуоресценции от температуры. Волокно передаёт свет между зондом и прибором; оно не используется как распределённая линия измерения температуры.
Для подбора полного комплекта проверьте системы, зонды, каналы и измерительные приборы INNO.
Тип измерения
Точечное измерение температуры
Место измерения
Флуоресцентный чувствительный наконечник
Путь сигнала
Прибор → оптическое волокно → наконечник → оптический сигнал
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ
Как оптический отклик превращается в значение температуры
Четыре этапа преобразуют отклик чувствительного материала в температуру одной заданной точки.
Оптическое возбуждение
Прибор направляет свет по волокну к флуоресцентному материалу на наконечнике зонда.
Флуоресцентный отклик
После возбуждения чувствительный материал излучает отклик, который возвращается по волокну.
Время затухания
После прекращения возбуждения интенсивность свечения снижается. Характер затухания меняется с температурой.
Расчёт температуры
Совместимый прибор анализирует отклик и определяет температуру в точке наконечника.
Почему время затухания флуоресценции зависит от температуры
После выключения возбуждающего света материал не остаётся возбуждённым постоянно: интенсивность его свечения снижается во времени. Характер затухания меняется с температурой, и прибор определяет её по оптическому отклику.
Измерение основано на временном поведении флуоресценции, а не на электрическом сопротивлении, термоэлектрическом напряжении или распределённом измерении по всей длине волокна.
ЗАДАННОЕ МЕСТО ИЗМЕРЕНИЯ
Точечное измерение в определённых местах
Флуоресцентный материал расположен на чувствительном наконечнике. Поэтому температура измеряется в этой физической точке, а не непрерывно вдоль волокна.
Один зонд соответствует одному месту измерения. Для независимого контроля нескольких мест устанавливают дополнительные совместимые зонды и используют необходимое число каналов.
Это многоточечное точечное измерение, а не DTS.
ОПТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА
Почему флуоресцентный метод применяют в сильных электромагнитных полях
Электрическая изоляция
Для измерения у наконечника не требуется электрическая цепь или металлический сигнальный провод.
Передача оптического сигнала
Данные передаются оптическим трактом, а не низкоуровневым электрическим сигналом датчика.
RF- и СВЧ-поля
Метод применим в заданных точках, находящихся под воздействием сильных RF- или микроволновых полей.
Фиксированная точка
Каждый зонд соответствует одному известному физическому месту измерения.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Где применяют флуоресцентные волоконно-оптические датчики температуры
Точечный метод используют, когда термически важное место известно и температуру нужно измерять непосредственно в этой физической точке.
Контроль температуры трансформатора с волоконно-оптическими датчиками обмотки
Точечное измерение температуры в выбранных местах обмотки и других известных критических зонах.
Контроль температуры в распределительных устройствах
Измерение в выбранных точках контактов, соединений шин и кабельных окончаний.
Контроль температуры двигателей и генераторов
Контроль выбранных точек статора и обмоток электрических машин.
Измерение температуры в среде МРТ
Измерение в заданных точках оборудования, работающего в сильном магнитном поле.
Измерение температуры в промышленной микроволновой установке
Точечный контроль в заданных местах RF- и микроволновых установок.
Измерение температуры при испытаниях высокого напряжения
Измерение на выбранных объектах и точках в условиях высокого напряжения.
ГРАНИЦЫ ТЕХНОЛОГИЙ
Чем точечное флуоресцентное измерение отличается от других оптических методов
Флуоресцентное точечное измерение
Температуру определяют на заданном наконечнике зонда по температурной зависимости затухания флуоресценции.
DTS
Система измеряет температуру в привязанных к положению точках вдоль чувствительного волоконного маршрута, а не на отдельных флуоресцентных наконечниках.
Сравнение флуоресцентного точечного измерения и DTS →FBG
Измерение выполняется на заранее сформированных волоконных брэгговских решётках по оптическому отклику, связанному с длиной волны.
КОМПОНЕНТЫ ИЗМЕРЕНИЯ
От флуоресцентного зонда к значению температуры
Система включает точечный зонд, оптическое волокно и совместимый измерительный прибор. Прибор подаёт свет возбуждения, анализирует возвращаемое затухание и формирует данные температуры.
Флуоресцентный зонд
Содержит наконечник, где возникает чувствительный к температуре отклик.
Зонды и датчики →Оптический тракт
Передаёт свет возбуждения и возвратный отклик между зондом и прибором.
Измерительный прибор
Возбуждает материал, анализирует затухание и преобразует отклик в данные температуры.
Приборы контроля →
ПРИМЕР ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МОДУЛЯ
Пример обработки флуоресцентного сигнала
Модуль IF-G — один из вариантов совместимого оборудования для оптического возбуждения и обработки возвращаемого сигнала в точечной конфигурации.
Модуль IF-G →ТОЧЕЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
Когда подходит флуоресцентный точечный метод?
- Критически важные места измерения уже определены.
- Зонд можно установить непосредственно в целевой точке.
- Электрическая проводка датчика в месте измерения нежелательна.
- Присутствуют сильные EMI, RF, СВЧ- или магнитные поля.
- Несколько известных мест необходимо контролировать независимо.
Если требуется измерять температуру вдоль протяжённого волоконного маршрута, может подойти распределённый метод.
ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ
Флуоресцентное волоконно-оптическое измерение температуры
Как работает флуоресцентный волоконно-оптический датчик температуры?
Свет возбуждает флуоресцентный материал на наконечнике зонда. После выключения возбуждения отклик затухает во времени. Его зависимость от температуры анализирует совместимый измерительный прибор.
Что именно измеряет температуру?
Чувствительный элемент расположен на флуоресцентном наконечнике. Волокно передаёт свет между наконечником и прибором.
Измеряет ли температура по всей длине волокна?
Нет. При точечном флуоресцентном измерении температура определяется на наконечнике зонда. Волокно служит оптическим каналом и не является распределённой линией измерения.
Чем точечное измерение отличается от DTS?
Флуоресцентный зонд измеряет в заранее определённой точке. DTS формирует позиционные измерения температуры вдоль специального чувствительного волокна; это другая архитектура системы.
Чем флуоресцентный метод отличается от FBG?
Флуоресцентный метод анализирует температурно-зависимое затухание отклика на наконечнике зонда. FBG использует заданные волоконные брэгговские решётки и изменение оптической длины волны.
Почему метод подходит для высокого напряжения и сильных помех?
В точке измерения не нужна электрическая цепь датчика, а сигнал передаётся оптически к отдельному прибору. Пригодность конкретной установки всё равно зависит от зонда, прокладки волокна и условий оборудования.
ЗАДАЧА ИЗМЕРЕНИЯ
Обсудите применение флуоресцентного датчика
Сообщите физическое место измерения, ожидаемый температурный диапазон, число точек, примерную длину трассы волокна и условия монтажа. Это поможет оценить пригодность точечного метода и подобрать зонд с измерительным прибором.
- Место измерения
- Температурный диапазон
- Число точек
- Доступное пространство
- Маршрут волокна
- Электрическая среда, EMI / RF