Nhiệt độ tối đa cho phép của đầu dò không tự động áp dụng cho toàn bộ hệ thống đo sợi quang. Đầu cảm biến, sợi quang, vật liệu bảo vệ và bộ đọc phải phù hợp với ứng dụng thực tế. Cần kiểm tra vị trí chịu nhiệt, cấu tạo đầu dò, đường đi sợi, độ chính xác, thời gian đáp ứng và khả năng tương thích với thiết bị xử lý tín hiệu.
Những điểm chính
- Nhiệt độ cảm biến tối đa chỉ là một yếu tố lựa chọn. Nó không mô tả toàn bộ ứng dụng.
- Đầu cảm biến, thân đầu dò, sợi và vỏ bảo vệ có thể chịu nhiệt độ khác nhau.
- Cảm biến điểm chỉ đo vị trí vật lý đã chọn. Một đầu cảm biến là một điểm đo được xác định.
- Độ chính xác và phản hồi phải được kiểm tra ở phạm vi hoạt động được yêu cầu, không được giả định từ thông số phạm vi.
- Định tuyến sợi quang có thể cũng quan trọng như khả năng của đầu cảm biến.
- Đầu dò và thiết bị giám sát phải sử dụng công nghệ cảm biến tương thích.
- Nhiều điểm độc lập yêu cầu nhiều đầu dò và kênh hoạt động tương thích.
Cảm biến sợi quang nhiệt độ cao là gì?
Cảm biến sợi quang nhiệt độ cao là cảm biến nhiệt độ sợi quang được thiết kế hoặc cấu hình để đo nhiệt độ tại các điểm nhiệt độ cao. Thuật ngữ này không có ngưỡng tiêu chuẩn duy nhất. Những gì được coi là "cao" phụ thuộc vào ứng dụng, đầu dò và thiết bị.
Xếp hạng của đầu dò cảm biến nhiệt độ tách biệt với xếp hạng của cáp quang hoặc cáp truyền thông. Trong hệ thống cảm biến điểm huỳnh quang, chuỗi đo trông như thế này:
đầu cảm biến ↓ sợi quang ↓ dụng cụ giám sát ↓ dữ liệu nhiệt độ
Đầu cảm biến là điểm đo nhiệt độ được xác định. Sợi quang mang tín hiệu quang giữa đầu và thiết bị. Sợi không tự động đo nhiệt độ dọc theo chiều dài của nó. Nguyên tắc đằng sau điều này được giải thích trong Cảm biến nhiệt độ sợi quang huỳnh quang: thiết bị đọc phản ứng quang học của đầu cảm biến và lấy nhiệt độ đầu từ đó.
1. Xác nhận phạm vi nhiệt độ yêu cầu
Câu trả lời trực tiếp: xác định nhiệt độ mà điểm đo thực sự trải qua, sau đó so sánh nhiệt độ đó với phạm vi đã xác minh của cảm biến.
Bắt đầu bằng cách viết ra bốn giá trị áp dụng:
- nhiệt độ dự kiến tối thiểu
- nhiệt độ hoạt động bình thường
- nhiệt độ dự kiến tối đa
- các chuyến du ngoạn trong thời gian ngắn, nếu quy trình có chúng
Câu hỏi không phải là "Thông số cảm biến cao nhất hiện có là gì?" Câu hỏi hay hơn là "Điểm đo thực tế trải qua nhiệt độ bao nhiêu?" Yêu cầu ứng dụng và xếp hạng tối đa của cảm biến là những thứ khác nhau. Một cảm biến bao phủ giá trị tối đa nhưng không phải là phạm vi hoạt động bình thường hoặc một cảm biến chỉ được đánh giá ở mức tối đa thực tế, có thể không phù hợp.
Các chuyến du ngoạn rất quan trọng vì đỉnh điểm ngắn vẫn có thể gây căng thẳng cho đầu dò. Xác nhận với nhà cung cấp cách đầu dò cụ thể xử lý hồ sơ nhiệt độ trong quy trình của bạn thay vì dựa vào một con số duy nhất. Giới hạn nhiệt độ phụ thuộc vào đầu dò cụ thể, vật liệu cảm biến, cấu trúc và dụng cụ. Để biết thêm về cách xác định và chọn phạm vi, hãy xem phạm vi cảm biến nhiệt độ sợi quang .
Câu hỏi lựa chọn: nhiệt độ tối thiểu, bình thường, tối đa và chênh lệch tại điểm chính xác cần đo là bao nhiêu?
2. Kiểm tra đầu dò và cấu trúc đầu dò
Câu trả lời trực tiếp: nguyên lý cảm biến có thể hỗ trợ nhiệt độ tăng cao, nhưng đầu dò hoàn chỉnh cũng phải phù hợp.
Khả năng chịu nhiệt độ cao không chỉ phụ thuộc vào vật liệu cảm biến. Đầu dò là một bộ phận được lắp ráp sẵn và mỗi bộ phận phải chịu được ứng dụng. Tùy thuộc vào thiết kế, những điều sau đây có thể phù hợp:
- đầu dò
- vỏ đầu dò
- ống bảo vệ Lớp phủ
- phương pháp kết dính hoặc liên kết
- bảo vệ cơ học
Đầu dò có phần tử cảm biến có thể phản ứng ở nhiệt độ cao vẫn có thể bị hạn chế bởi một bộ phận khác trong kết cấu của nó. Các cấu trúc đầu dò khác nhau tồn tại cho các điều kiện lắp đặt khác nhau và cấu trúc phù hợp phụ thuộc vào cách gắn đầu dò, những gì nó chạm vào và những gì nó tiếp xúc. Bạn có thể xem lại các cấu trúc có sẵn trong danh mục đầu dò nhiệt độ sợi quang .
Tránh giả định về vật liệu. Không phải tất cả các đầu dò đều được chế tạo theo cùng một cách, vì vậy hãy xác nhận cấu trúc của đầu dò cụ thể dựa trên các điều kiện tại điểm đo của bạn.
Câu hỏi lựa chọn: là mọi bộ phận của đầu dò, không chỉ phần tử cảm biến, được chỉ định cho nhiệt độ và môi trường tại điểm lắp đặt?
3. Kiểm tra khả năng chịu nhiệt của sợi và vỏ bảo vệ
Câu trả lời trực tiếp: nhiệt độ đầu cảm biến không nhất thiết là nhiệt độ dọc theo tuyến sợi, vì vậy hãy kiểm tra riêng sợi và vỏ bọc.
Có hai tình huống thường gặp. Trong một trường hợp, điểm cảm biến nằm bên trong vùng nóng trong khi sợi rời khỏi vùng đó và đến vị trí giám sát mát hơn. Mặt khác, phần sợi dài hơn tiếp xúc với nhiệt độ cao dọc theo tuyến đường của nó. Những điều này cần kiểm tra khác nhau.
Xác nhận riêng từng mục sau:
- khả năng cảm biến của đầu
- khả năng của thân đầu dò
- khả năng phủ sợi
- khả năng vỏ bảo vệ Vị trí đầu nối
- và nhiệt độ xung quanh nó
- môi trường định tuyến bên ngoài
Nhiệt độ cao ở đầu dò không có nghĩa là toàn bộ sợi quang ở cùng nhiệt độ
Cảm biến điểm huỳnh quang đo nhiệt độ ở đầu cảm biến. Sợi quang là đường dẫn tín hiệu quang. Nó không báo cáo hồ sơ nhiệt độ dọc theo chiều dài của nó.
Điều đó không làm cho việc tiếp xúc với nhiệt độ của sợi không liên quan. Lớp phủ sợi, vỏ bọc và các đầu nối vẫn còn những giới hạn về vật liệu và cơ học. Tuyến đường phải được đánh giá về nhiệt độ mà mỗi đoạn đường sẽ thực sự nhìn thấy.
Câu hỏi lựa chọn: phần nào của sợi và vỏ bọc đi vào vùng nóng và chúng có được xếp hạng cho mức phơi nhiễm đó không?
4. Xác minh độ chính xác ở nhiệt độ yêu cầu
Câu trả lời trực tiếp: Phạm vi và độ chính xác của là các tiêu chí lựa chọn riêng biệt, vì vậy hãy kiểm tra độ chính xác khi ứng dụng hoạt động.
Đầu dò bao phủ phạm vi rộng sẽ không tự động chính xác trên tất cả phạm vi đó. Điều quan trọng là cách phép đo thực hiện trong phần phạm vi mà quy trình của bạn sử dụng, đặc biệt là xung quanh các điểm kiểm soát hoặc cảnh báo.
Hiệu suất đo cũng thuộc về chuỗi hoàn chỉnh chứ không thuộc riêng sợi quang. Nó phụ thuộc vào:
- đầu dò
- đường dẫn quang
- thiết bị giám sát Hiệu chuẩn
Kiểm tra thông số kỹ thuật về độ chính xác đã được xác minh cho cấu hình thiết bị và đầu dò đã chọn, đồng thời xác nhận thông số đó áp dụng ở nhiệt độ mà bạn quan tâm.
Câu hỏi lựa chọn: độ chính xác nào được xác minh cho sự kết hợp đầu dò và thiết bị này ở nhiệt độ vận hành của tôi và ứng dụng có thực sự cần nó không?
5. Thời gian phản hồi phù hợp với quy trình nhiệt
Câu trả lời trực tiếp: một cảm biến có phạm vi nhiệt độ cao rộng không tự động phù hợp với quy trình thay đổi nhanh.
Thời gian phản hồi phụ thuộc vào một số yếu tố thực tế:
- hình dạng đầu dò
- khối lượng nhiệt
- tiếp xúc nhiệt với mục tiêu
- phương pháp cài đặt
- vật liệu mục tiêu
- động lực của quá trình
Về mặt khái niệm, việc theo dõi nhiệt độ chậm của một vật thể lớn được làm nóng đặt ra ít yêu cầu về phản hồi. Quá trình gia nhiệt nhanh thì khác, vì đầu dò phản ứng chậm có thể tụt hậu so với nhiệt độ thực và báo cáo những thay đổi nhanh không đầy đủ. Tiếp xúc nhiệt cũng quan trọng như bản thân đầu dò: đầu dò được chế tạo tốt nhưng tiếp xúc kém sẽ vẫn đọc chậm.
Trước tiên, hãy xác định động lực của quy trình, sau đó hỏi xem đầu dò cần cung cấp phản hồi gì trong quá trình cài đặt đó. Để xem kỹ hơn cách xác định phản hồi, hãy xem thời gian phản hồi của cảm biến nhiệt độ sợi quang .
Câu hỏi lựa chọn: nhiệt độ thay đổi nhanh như thế nào tại thời điểm này và liệu đầu dò, được gắn theo kế hoạch, có thể tuân theo nó không?
6. Lập kế hoạch chiều dài sợi quang và định tuyến
Câu trả lời trực tiếp: chọn độ dài sợi để tuân theo định tuyến thực tế chứ không phải ngược lại.
Đi theo lộ trình từ điểm cảm biến đến thiết bị và ghi chú từng giai đoạn:
- khoảng cách từ điểm phát hiện đến thiết bị giám sát
- định tuyến nội bộ bên trong thiết bị
- vị trí tiếp liệu
- định tuyến bên ngoài
- bảo vệ uốn cong
- bảo vệ cơ học
- chiều dài sợi đi qua vùng nhiệt độ cao
- vị trí đầu nối Truy cập dịch vụ
- để bảo trì
Việc chọn độ dài trước khi lập kế hoạch tuyến đường thường dẫn đến sợi quá ngắn để tiếp cận thiết bị hoặc quá dài để quản lý một cách an toàn. Độ dài cũng tương tác với mục 3: đường đi dài hơn qua vùng nóng có nghĩa là nhiều sợi và vỏ bọc hơn để đủ điều kiện cho mức phơi nhiễm đó. Chiều dài sợi quang phải tuân theo lộ trình thực tế, có cho phép truy cập dịch vụ.
Để biết thêm về cách chỉ định cấu trúc và chiều dài đầu dò, hãy xem chiều dài và cấu trúc đầu dò nhiệt độ sợi quang .
Câu hỏi lựa chọn: tuyến đường thực tế từ điểm phát hiện đến thiết bị là gì và dọc theo đó là các phần nóng, chỗ uốn cong và đầu nối ở đâu?
7. Xác nhận khả năng tương thích của thiết bị giám sát
Câu trả lời trực tiếp: không thể chọn riêng đầu dò nhiệt độ cao khỏi thiết bị giám sát của nó.
Đầu dò thời gian suy giảm huỳnh quang cần có dụng cụ đo huỳnh quang tương thích. Đừng cho rằng bất kỳ thiết bị dò tìm sợi quang nào cũng có thể đọc được bất kỳ cảm biến nhiệt độ quang học nào. Các công nghệ nhiệt độ sợi quang khác nhau sử dụng các nguyên tắc quang học khác nhau, ví dụ như thời gian suy giảm huỳnh quang, độ hấp thụ GaAs, FBG và cảm biến nhiệt độ phân tán và chúng không được đọc tự động bởi cùng một thiết bị.
Kiểm tra mục sau:
- công nghệ cảm biến
- khả năng tương thích quang học
- số kênh
- khả năng tương thích đầu dò
- phạm vi đo cần thiết Đầu ra dữ liệu
- tích hợp giám sát
Thiết bị cũng là nơi dữ liệu nhiệt độ trở thành đầu ra có thể sử dụng được. Về phần thiết bị, hãy xem máy chủ và máy phát nhiệt độ sợi quang . Mục tiêu ở đây chỉ là xác minh rằng đầu dò và thiết bị được thiết kế để hoạt động cùng nhau.
Câu hỏi lựa chọn: đầu dò này có được thiết kế để hoạt động với thiết bị này không và thiết bị này có cung cấp các kênh và đầu ra mà dự án cần không?
Danh sách kiểm tra lựa chọn cảm biến sợi quang nhiệt độ cao
| Kiểm tra | Câu hỏi cần hỏi | Tại sao nó lại quan trọng |
|---|---|---|
| Phạm vi nhiệt độ | Điểm đo thực tế trải nghiệm điều gì? | Yêu cầu ứng dụng không giống với xếp hạng tối đa của cảm biến |
| Cấu trúc đầu dò | Toàn bộ đầu dò có phù hợp với các điều kiện không? | Chỉ riêng nguyên lý cảm biến không làm cho việc lắp ráp trở nên phù hợp |
| Khả năng chịu nhiệt độ sợi / vỏ bọc | Những phần sợi nào tiếp xúc với nhiệt? | Nhiệt độ đầu và nhiệt độ định tuyến có thể khác nhau |
| Độ chính xác | Điều gì được xác minh ở nhiệt độ hoạt động của tôi? | Phạm vi và độ chính xác là các tiêu chí riêng biệt |
| Thời gian phản hồi | Đầu dò có thể tuân theo quy trình không? | Phạm vi rộng không đảm bảo phản hồi nhanh |
| Độ dài / định tuyến sợi quang | Con đường thực sự đến nhạc cụ là gì? | Độ dài phải tuân theo định tuyến và định tuyến ảnh hưởng đến mức phơi sáng |
| Khả năng tương thích của thiết bị | Thiết bị có thể đọc được đầu dò này không? | Các nguyên lý quang học khác nhau cần các thiết bị khác nhau |
Trình tự lựa chọn thực tế
- Xác định điểm đo vật lý.
- Xác định nhiệt độ dự kiến bình thường và tối đa.
- Xác định lượng đầu dò và sợi tiếp xúc với nhiệt độ cao.
- Xác nhận độ chính xác cần thiết.
- Xác định các yêu cầu phản hồi của quy trình.
- Lập kế hoạch tuyến cáp quang.
- Đếm các điểm đo độc lập.
- Ghép đầu dò với thiết bị giám sát tương thích.
- Xác nhận đầu ra cần thiết và tích hợp hệ thống.
Trình tự này dành riêng cho các điểm nhiệt độ tăng cao. Để biết quy trình rộng hơn cũng bao gồm các ứng dụng nhiệt độ thông thường, hãy xem cách chọn cảm biến nhiệt độ sợi quang .
Cần bao nhiêu cảm biến sợi quang nhiệt độ cao?
Con số này phụ thuộc vào số lượng điểm đo độc lập mà ứng dụng có. Đối với cảm biến điểm, mối quan hệ là:
1 điểm đo độc lập ≈ 1 đầu dò ≈ 1 kênh đo hoạt động tương thích
Ví dụ: bốn điểm được chọn thường sẽ cần bốn đầu dò và ít nhất bốn kênh tương thích. Đây là một ví dụ về cấu hình, không phải là một quy tắc chung.
Nhiều đầu dò không làm cho hệ thống trở thành hệ thống cảm biến nhiệt độ phân tán. Chúng cung cấp nhiều phép đo điểm độc lập, mỗi phép đo tại một vị trí mà kỹ sư chọn. Một đầu dò duy nhất chỉ đại diện cho điểm cảm biến của chính nó chứ không phải một vùng nhiệt lớn. Khi một số điểm cấp dữ liệu cho một hệ thống, phần thiết bị và phần mềm sẽ trở thành một phần của hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang .
Nhiệt độ cao không phải lúc nào cũng là phần khó nhất của ứng dụng
Nhiều dự án kết hợp nhiệt độ cao với các điều kiện khác ảnh hưởng đến sự lựa chọn:
- điện áp cao
- nhiễu điện từ mạnh
- Trường RF hoặc vi sóng
- từ trường mạnh
- không gian cài đặt hạn chế
- thay đổi nhiệt độ nhanh chóng
- rung cơ học
- tiếp xúc với hóa chất
Không chọn đầu dò chỉ dựa trên nhiệt độ tối đa. Trong một số ứng dụng, yếu tố hạn chế là không gian lắp đặt, môi trường điện hoặc sự tiếp xúc với hóa chất chứ không phải là nhiệt độ. Chuỗi đo quang thường được sử dụng vì điểm cảm biến có thể được cách ly về điện và đường dẫn tín hiệu quang có khả năng chống nhiễu điện từ cao. Bối cảnh đo rộng hơn được đề cập trong phần đo nhiệt độ sợi quang .
Nơi có thể sử dụng cảm biến sợi quang nhiệt độ cao
Đây là những khu vực có thể cần phải có cảm biến điểm nhiệt độ cao. Không phải mọi trường hợp ở những khu vực này đều liên quan đến nhiệt độ cao.
- Hệ thống sưởi công nghiệp: đo điểm bên trong các quy trình hoặc thiết bị được gia nhiệt.
- Thiết bị điện cao áp: các điểm nhiệt độ cần cách ly điện.
- Kiểm tra điện tử công suất: đo tại các bộ phận nóng trong quá trình thử nghiệm.
- Gia nhiệt bằng RF và vi sóng: Đo lường trong các trường có thể làm nhiễu cảm biến điện.
- Kiểm tra nhiệt trong phòng thí nghiệm: đo điểm được kiểm soát trong các thiết lập thử nghiệm.
- Các điểm đo động cơ và máy biến áp được chọn: các vị trí quan tâm cụ thể bên trong.
Những lỗi thường gặp khi chọn cảm biến sợi quang nhiệt độ cao
- Chỉ nhìn vào số nhiệt độ tối đa. Con số này không mô tả cấu trúc đầu dò, độ tiếp xúc của sợi, độ chính xác hoặc phản hồi.
- Bỏ qua sự tiếp xúc với nhiệt độ của sợi và vỏ bảo vệ. Đầu cảm biến có thể không phải là bộ phận duy nhất tiếp xúc với nhiệt.
- Giả sử phạm vi và độ chính xác có cùng thông số kỹ thuật. Phạm vi rộng không có nghĩa là đáp ứng yêu cầu về độ chính xác tại điểm vận hành của bạn.
- Bỏ qua các yêu cầu về tiếp xúc và phản hồi nhiệt. Việc cài đặt ảnh hưởng đến tốc độ đầu dò thực hiện quy trình.
- Chọn độ dài sợi quang trước khi lập kế hoạch định tuyến. Tuyến xác định lượng sợi cần thiết và mức độ tiếp xúc của nó.
- Giả sử mọi đầu dò đều hoạt động với mọi thiết bị cáp quang. Khả năng tương thích phụ thuộc vào nguyên lý cảm biến và thiết kế thiết bị.
- Giả sử một đầu dò đại diện cho một vùng nhiệt lớn. Đầu dò đo điểm cảm biến của chính nó.
Kết luận
Việc chọn cảm biến sợi quang nhiệt độ cao đòi hỏi nhiều thứ hơn là kiểm tra phạm vi nhiệt độ tối đa. Những điểm chính cần xác nhận là phạm vi nhiệt độ tại điểm đo thực, cấu trúc đầu dò, mức độ tiếp xúc với nhiệt độ của sợi và vỏ bọc, độ chính xác ở nhiệt độ vận hành, phản ứng với quá trình nhiệt, tuyến và chiều dài sợi cũng như khả năng tương thích của thiết bị.
Cảm biến phù hợp là cảm biến có chuỗi đo lường hoàn chỉnh phù hợp với điều kiện lắp đặt và nhiệt độ thực tế.
Nếu dự án của bạn yêu cầu đo nhiệt độ điểm trong môi trường nhiệt độ cao, điện áp cao hoặc đòi hỏi điện từ, INNO có thể giúp xem xét các yêu cầu về điểm cảm biến, cấu trúc đầu dò, định tuyến sợi và thiết bị giám sát.