上海自動化儀表三廠最基本的光纖溫度傳感器是解決特定測量問題的非常有效但昂貴的方法。這些包括監測家用和工業微波爐的溫度曲線,檢查電力變壓器油,電動機/發電機繞組和類似區域的溫度,其中主要問題是在非常高的電磁場中操作相當精確的溫度探頭。
使用光纖測量溫度的操作理念:
金屬探針要么顯著地扭曲電磁場(例如,在微波爐中),要么受到非常高的干擾,產生虛假的讀數。其他應用領域利用設備的小尺寸或化學鈍性,包括在腐蝕性溶劑中操作或檢查極端局部現象(例如激光加熱)或確定輻射和透熱療法的選擇性。
探針的原理非常簡單,如圖所示。稀土熒光粉由紫外光源激發,返回光譜分為“紅色”和“綠色”成分,其強度比是熒光體溫度的簡單單值函數。
對于精確測量,探測器和饋電光纖需要校準,特別是對于探測器,校準是環境溫度的函數。該儀器現已經歷了幾代,以改進基本概念,在大約-50°C至±200°C的溫度范圍內,在亞秒積分時間內能夠達到約±0.1°C的精度。
準分布式光纖溫度測量系統:
受激拉曼散射(SRS)分布式溫度探頭是這些中最成熟的,并且與許多點傳感器一樣。在拉曼反向散射過程中(以及在自發布里淵后向散射過程中),斯托克斯和反斯托克斯線的幅度通過簡單的exp(-DE / kT)關系與這些線之間的能隙相關。
因此,測量該比率會立即產生溫度。該比率與溫度唯一相關,不受其他外部參數的影響。
系統框圖如上所示。這種系統目前可用的性能使得在1分鐘的積分時間內分辨率大約為1K,分辨率長度為1到幾米,而總的詢問長度為千米。
這使用簡單的階躍折射率光纖,其中芯材料的折射率具有與包覆材料不同的溫度系數。設計溫度系數,使得在特定的閾值溫度下,兩個指數變得相等,然后包層的指數超過核心的指數。在此部分中,不再引導燈光。然后,簡單的強度透射率測量對沿著光纖的特定點處的該閾值溫度的出現非常敏感。
如果與光時域反射計一起使用,則可以定位發生第一個事件的位置。該系統現在用作液化天然氣儲罐的溫度報警器。
光纖溫度測量的優勢:
免疫傳感器系統內以及光學饋送和返回引線內的電磁干擾
內在分布式測量的能力
熱電偶傳感器系統本身的化學鈍化性和固有的抗腐蝕性
體積小,提供物理,化學和電氣無創測量系統
機械堅固性和靈活性:光纖非常堅固和有彈性 - 它們可承受百分之幾的應變。
高溫性能:二氧化硅在超過1500°C時熔化
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