Đo nhiệt độ sợi quang sử dụng liên kết quang giữa đầu dò và bộ đọc. Với phương pháp huỳnh quang theo điểm, vật liệu tại đầu dò phản ứng với nhiệt độ cục bộ, sau đó bộ đọc chuyển tín hiệu quang thành giá trị đo. Nhiều vị trí độc lập cần nhiều đầu dò và kênh; cách bố trí này không phải phép đo phân bố dọc toàn bộ sợi quang.
- Đo nhiệt độ sợi quang sử dụng đầu dò quang và sợi quang để đo nhiệt độ tại một điểm vật lý đã chọn.
- Đường dẫn cảm biến mang tín hiệu quang thay vì tín hiệu đo điện tại vị trí đầu dò.
- Cảm biến nhiệt độ sợi quang điểm chỉ đo vị trí lắp đặt đầu dò.
- Cần phải có nhiều đầu dò khi phải giám sát một số điểm nhiệt độ độc lập.
- Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong môi trường điện áp cao, EMI mạnh, từ trường, RF và vi sóng, nơi việc cách ly điện là quan trọng.
- Dữ liệu nhiệt độ được chuyển đổi bằng công cụ giám sát và sau đó có thể được gửi đến PLC, SCADA, DAQ hoặc các nền tảng khác nếu được hỗ trợ.
Hướng dẫn đo nhiệt độ sợi quang
- Đo nhiệt độ sợi quang là gì?
- Cách hoạt động của phép đo nhiệt độ sợi quang
- Cảm biến nhiệt độ sợi quang đo lường những gì?
- Các thành phần của hệ thống đo nhiệt độ sợi quang
- Đo nhiệt độ sợi quang và thông thường
- Đo nhiệt độ sợi quang được sử dụng ở đâu?
- Đo nhiệt độ điện áp cao và EMI
- Đo nhiệt độ sợi quang đa điểm
- Tích hợp hệ thống và giám sát nhiệt độ sợi quang
- Khi nào bạn nên chọn phép đo nhiệt độ sợi quang?
- Danh sách kiểm tra lựa chọn hệ thống đo nhiệt độ sợi quang
- Đo nhiệt độ sợi quang INNO
- Câu hỏi thường gặp về đo nhiệt độ sợi quang
Đo nhiệt độ sợi quang là gì?
Đo nhiệt độ sợi quang là phương pháp đo nhiệt độ bằng cách sử dụng đầu dò nhiệt độ quang được kết nối bằng sợi quang với thiết bị theo dõi nhiệt độ. Đo điểm sử dụng đầu cảm biến riêng biệt tại mỗi vị trí xác định; nó không đo liên tục dọc theo sợi.
Ba thành phần hoạt động cùng nhau trong loại đo nhiệt độ quang học này:
- Cảm biến / Đầu dò - điểm cảm biến nhạy cảm với nhiệt độ, được lắp đặt tại vị trí thực tế đang được đo.
- Sợi quang - mang tín hiệu kích thích quang và tín hiệu phản hồi giữa đầu dò và thiết bị.
- Công cụ giám sát - thẩm vấn đầu dò và chuyển đổi phản hồi quang học thành giá trị nhiệt độ.
Sự sắp xếp này cung cấp phép đo nhiệt độ điểm mà không cần đường dẫn tín hiệu đo điện ở chính đầu cảm biến.
Đo nhiệt độ sợi quang hoạt động như thế nào?
Chuỗi đo lường có thể được tóm tắt như: Đầu dò sợi quang → Sợi quang → Thiết bị giám sát → Dữ liệu nhiệt độ → PLC / SCADA / DAQ nếu cần.
- Thiết bị gửi tín hiệu quang qua sợi quang.
- Đầu dò nhạy cảm với nhiệt độ phản hồi theo nhiệt độ của nó.
- Phản hồi quang học quay trở lại thiết bị giám sát.
- Thiết bị chuyển đổi phản hồi đó thành giá trị nhiệt độ.
Đầu dò INNO sử dụng cảm biến nhiệt độ sợi quang điểm dựa trên huỳnh quang để tạo ra phản hồi quang học này. Để biết giải thích chi tiết hơn về nguyên lý cảm biến, hãy xem Công nghệ cảm biến nhiệt độ sợi quang huỳnh quang .
Cảm biến nhiệt độ sợi quang thực sự đo được những gì?
Cảm biến nhiệt độ sợi quang điểm đo nhiệt độ tại vị trí vật lý của đầu cảm biến. Nó không đo nhiệt độ của toàn bộ máy biến áp, toàn bộ thanh cái, toàn bộ động cơ hoặc toàn bộ buồng vi sóng và nó không tự động xác định điểm nóng nhất trong hệ thống. Nếu cần đo nhiều vị trí thì cần có nhiều hơn một đầu dò.
| Thiết lập đo lường | Nội dung bài đọc thể hiện |
|---|---|
| Một đầu dò | Nhiệt độ tại một điểm cảm biến được lắp đặt |
| Ba đầu dò | Ba điểm nhiệt độ vật lý độc lập |
| Sáu đầu dò | Sáu điểm nhiệt độ độc lập |
| Hệ thống đa kênh | Một số đầu dò độc lập được đọc bởi một công cụ giám sát tương thích |
Số lượng đầu dò và kênh tuân theo số điểm đo độc lập cần được giám sát chứ không phải theo kích thước tổng thể của thiết bị.
Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang bao gồm những gì?
Một hệ thống đo nhiệt độ sợi quang điển hình hoặc hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang thường bao gồm các thành phần sau:
- Đầu dò nhiệt độ sợi quang
- Cụm cáp quang / mở rộng
- Thiết bị giám sát / máy phát / bộ giải điều chế
- Nguồn điện theo yêu cầu
- Hiển thị cục bộ ở nơi được hỗ trợ
- Đầu ra giao tiếp được hỗ trợ
- Kết nối PLC / SCADA / DAQ khi cần thiết
Đầu dò và thiết bị giám sát thực hiện các chức năng khác nhau. Đầu dò tạo ra phản ứng quang học phụ thuộc vào nhiệt độ, trong khi thiết bị giám sát chuyển đổi phản hồi đó thành dữ liệu nhiệt độ có thể sử dụng được và đầu ra giao tiếp nếu được hỗ trợ. Xem Cảm biến nhiệt độ sợi quang là gì và nó hoạt động như thế nào? để biết thêm chi tiết về đầu dò.
Đo nhiệt độ sợi quang so với đo nhiệt độ thông thường
| Phương thức | Loại đo | Đường dẫn tín hiệu | Sức mạnh chính | Hạn chế chính/Cân nhắc |
|---|---|---|---|---|
| Sợi quang | Đo điểm cài đặt trực tiếp | Quang | Cách ly điện và khả năng chống nhiễu điện từ cao dọc theo đường quang | Yêu cầu thiết bị giám sát quang học tương thích |
| Pt100 / RTD | Đo điểm cài đặt trực tiếp | Điện trở | Được sử dụng rộng rãi và dễ tích hợp trong các hệ thống thông thường | Phải xem xét việc đi dây và cách ly điện |
| Cặp nhiệt điện | Đo điểm cài đặt trực tiếp | Điện áp nhiệt điện | Sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và phù hợp với nhiều phạm vi nhiệt độ | Hệ thống dây tín hiệu và môi trường điện phải được xem xét |
| Hồng ngoại | Đo nhiệt độ bề mặt | Quang học không tiếp xúc | Không liên lạc được với mục tiêu | Yêu cầu truy cập quang học/đường ngắm và đo các bề mặt có thể tiếp cận |
Mỗi phương pháp đều có những tình huống thực tế. Xem Cảm biến nhiệt độ sợi quang so với Pt100: Những khác biệt chính để so sánh kỹ hơn về hai phương pháp tiếp xúc trực tiếp này.
Đo nhiệt độ sợi quang được sử dụng ở đâu?
| Ứng dụng | Những gì được đo | Tại sao đo lường sợi quang lại có liên quan |
|---|---|---|
| Máy biến áp | Các vị trí ứng cử viên quanh co/điểm nóng được chọn | Đo điểm trực tiếp bên trong môi trường cuộn dây điện áp cao |
| Thiết bị đóng cắt | Thanh cái, khớp nối, đầu cuối cáp | Cách ly điện và giám sát đa điểm |
| Động cơ | Các vị trí cuộn dây stato được chọn | Đo cuộn dây trực tiếp với khả năng chống nhiễu điện từ cao dọc theo đường cảm biến quang học |
| Kiểm tra điện áp cao | Thiết bị, linh kiện hoặc đối tượng thử nghiệm | Cách ly điện trong quá trình đo điện áp cao |
| MRI / Từ trường mạnh | Thiết bị hoặc điểm kiểm tra được chọn | Đường cảm biến quang được cách ly điện tại vị trí đầu dò |
| Lò vi sóng công nghiệp / RF | Điểm vật liệu, buồng hoặc thiết bị | Thích hợp khi dây cảm biến dẫn điện có thể ảnh hưởng đến môi trường đo |
| Điện tử công suất | IGBT / SiC / vị trí mô-đun đã chọn | Đo điểm trực tiếp nhỏ gọn để thử nghiệm và phát triển |
Không phải mọi ứng dụng đều yêu cầu đo cáp quang, nhưng nó đặc biệt hữu ích khi cần cách ly điện. Để biết cụ thể phép đo cuộn dây động cơ, hãy xem Đo nhiệt độ cuộn dây động cơ như thế nào? , và để giám sát thanh cái và khớp nối, hãy xem Cách giám sát nhiệt độ trong thanh cái, khớp nối và đầu cáp của thiết bị đóng cắt .
Tại sao phép đo nhiệt độ sợi quang được sử dụng trong môi trường điện áp cao và EMI?
Một số đặc điểm giúp phép đo nhiệt độ sợi quang phù hợp để đo nhiệt độ điện áp cao và đo nhiệt độ trong trường điện từ mạnh:
- Đường cảm biến quang được cách ly về điện.
- Sợi quang mang phép đo quang học chứ không phải là tín hiệu cảm biến điện tại điểm cảm biến.
- Khả năng chống nhiễu điện từ cao dọc theo đường cảm biến quang học.
- Đầu dò có thể được đặt gần các vị trí có điện hoặc nhạy cảm về điện đã chọn khi thiết kế thiết bị cho phép.
- Thiết bị giám sát có thể ở xa điểm phát hiện.
Thiết bị giám sát và hệ thống dây liên lạc bên ngoài vẫn là các bộ phận điện tử, do đó, thiết kế và khoảng cách toàn bộ hệ thống vẫn cần tuân thủ các yêu cầu về an toàn và thiết bị hiện hành. Thông tin chi tiết hơn về chủ đề này có trong Tại sao nên sử dụng cảm biến nhiệt độ sợi quang để đo nhiệt độ điện áp cao?
Đo nhiệt độ sợi quang đa điểm hoạt động như thế nào?
Đầu dò một điểm thường tương ứng với một kênh đo đang hoạt động. Ví dụ: ba đầu dò cung cấp ba điểm độc lập, sáu đầu dò cung cấp sáu điểm độc lập và mười hai đầu dò cung cấp mười hai điểm độc lập, tùy thuộc vào công cụ giám sát được sử dụng.
Cấu hình hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang điển hình có thể bao gồm 1-4 kênh cho cấu hình nhỏ gọn hoặc OEM nếu có, 3/6/9/12/16 kênh cho các ứng dụng giám sát thiết bị tùy thuộc vào thiết bị và cấu hình đặc biệt có thể đạt tới khoảng 64 kênh tùy thuộc vào kiến trúc hệ thống. Không phải mọi mô hình đều hỗ trợ mọi số lượng kênh. Để biết hướng dẫn về cách chọn số kênh, hãy xem Bạn cần bao nhiêu kênh để theo dõi nhiệt độ sợi quang?
Giám sát nhiệt độ sợi quang kết nối với PLC, SCADA hoặc DAQ như thế nào?
Đầu dò sợi quang thường không giao tiếp trực tiếp với PLC hoặc SCADA. Liên kết thường đi theo đường dẫn này: Đầu dò sợi quang → Thiết bị giám sát → Giao diện công nghiệp → PLC / SCADA / DAQ.
Tùy thuộc vào công cụ giám sát, các giao diện phổ biến bao gồm:
- RS485 với giao thức được hỗ trợ như Modbus RTU
- Đầu ra analog 4-20 mA
- Rơle báo động
- CÓ THỂ được hỗ trợ
- Ethernet / TCP/IP được hỗ trợ
Không phải mọi mẫu thiết bị đều có mọi giao diện. Để có cái nhìn sâu hơn về cách kết nối hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang với nền tảng của bên thứ ba, hãy xem Hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang có thể kết nối với PLC, SCADA và nền tảng của bên thứ ba như thế nào?
Khi nào bạn nên chọn phép đo nhiệt độ sợi quang?
| Yêu cầu đo lường | Khi phép đo sợi quang phù hợp |
|---|---|
| Điểm cảm biến điện áp cao | Đặc biệt phù hợp khi cần cách ly điện |
| Môi trường EMI mạnh | Đặc biệt phù hợp vì đường cảm biến quang học có khả năng chống nhiễu điện từ cao |
| Từ trường mạnh | Có liên quan khi cần cảm biến quang cách điện |
| Đo điểm trực tiếp bên trong | Liên quan đến nơi có thể lắp đặt đầu dò điểm tại vị trí được yêu cầu |
| Nhiều điểm độc lập | Thích hợp với thiết bị giám sát đa kênh |
| Đo quy trình điện áp thấp thông thường | Pt100 / cặp nhiệt điện cũng có thể hữu ích |
| Chỉ có thể truy cập bề mặt | Hồng ngoại có thể hữu ích |
| Thiết bị hiện có không có quyền truy cập bên trong | Lựa chọn tùy thuộc vào vị trí lắp đặt và đo lường có sẵn |
Cần xác định điều gì trước khi chọn hệ thống đo nhiệt độ sợi quang?
- Thiết bị nào đang được đo?
- Những điểm vật lý chính xác nào cần đo nhiệt độ?
- Cần bao nhiêu điểm độc lập?
- Khoảng nhiệt độ dự kiến là bao nhiêu?
- Đường kính đầu dò hoặc không gian lắp đặt hiện có là bao nhiêu?
- Chiều dài sợi quang cần thiết là bao nhiêu?
- Thiết bị giám sát sẽ được lắp đặt ở đâu?
- Có cần hiển thị cục bộ không?
- Có cần tích hợp PLC/SCADA/DAQ không?
- Cần có giao diện truyền thông nào?
- Dự án có cấu hình tiêu chuẩn hay tích hợp OEM / ODM không?
Để biết cụ thể phạm vi nhiệt độ và chiều dài sợi quang, hãy xem Cảm biến nhiệt độ sợi quang có thể đo phạm vi nhiệt độ nào? và Cách chọn độ dài sợi quang phù hợp cho cảm biến nhiệt độ sợi quang . Để có hướng dẫn lựa chọn rộng hơn, hãy xem Cách chọn cảm biến nhiệt độ sợi quang .
Hệ thống đo nhiệt độ sợi quang INNO
INNO cung cấp đầu dò nhiệt độ sợi quang điểm dựa trên huỳnh quang, thiết bị giám sát và hệ thống đo đa kênh có thể định cấu hình cho các ứng dụng điện, công nghiệp, y tế và thử nghiệm.
- Đo nhiệt độ điểm trực tiếp
- Đường cảm biến quang cách điện
- Khả năng chống nhiễu điện từ cao dọc theo đường cảm biến quang học
- Tùy chọn đầu dò nhỏ gọn
- Chiều dài sợi tùy chỉnh
- Đo đa kênh
- Công cụ giám sát cho các yêu cầu kênh khác nhau
- Tích hợp PLC/SCADA/DAQ thông qua các giao diện tương thích
- Tùy chọn OEM / ODM cho nhà sản xuất thiết bị và nhà tích hợp hệ thống
Các tham chiếu đầu dò điểm INNO điển hình có thể bao gồm phạm vi nhiệt độ khoảng -40 đến 260 C, độ chính xác khoảng +/- 0,5 đến +/- 1 C, phản hồi dưới 1 giây, đường kính đầu dò khoảng 2-3 mm và chiều dài sợi khoảng 0-20 m. Cấu hình kênh phụ thuộc vào công cụ giám sát và yêu cầu của dự án, đồng thời thông số kỹ thuật chính xác phụ thuộc vào cấu hình đầu dò, thiết bị và dự án.