Fiberoptisk termometer
Fiberoptiska termometrar kan användas i elektromagnetiskt starkt påverkad miljö, i mikrovågsfält , kraftverk eller explosionssäkra områden och där mätning med elektriska temperatursensorer inte är möjlig.
Strukturera
En typ av fiberoptisk temperatursond består av en galliumarsenid (GaAs) halvledarkristall som är monterad på änden av en optisk fiber. Sonden är helt icke-metallisk. Den fiberoptiska sensorn är helt icke-ledande och erbjuder fullständig immunitet mot RFI, EMI, NMR och mikrovågsstrålning med funktionsförmåga vid hög temperatur, egen säkerhet och icke-invasiv användning.
Mätprincip
Funktionsprincipen är baserad på temperaturberoendet av GaAs-bandgapet. GaAs-kristallen fixerad på spetsen av fibern kommer att vara transparent vid en våglängd över 850 nm. Bandkantens läge är temperaturberoende och förskjuts ca 0,4 nm/K. Ljuset riktas via den optiska fibern till kristallen, där det absorberas och delvis reflekteras in i fibern. En miniatyrspektrometer ger ett spektrum med positionen för bandkanten, från vilken temperaturen beräknas.
Ansökningar
Medicinsk
Fiberoptiska sensorer erbjuder fullständig immunitet mot RF- och mikrovågsstrålning med funktionsförmåga vid hög temperatur, så att de kan användas för mätning på patienter och material i magnetisk resonansskanner (MRI). I starka magnetfält finns en liten förskjutning i temperaturavläsningen ungefär proportionell mot styrkan på magnetfältet i kvadrat. Storleken på förskjutningen påverkas också av orienteringen av GaAs-kristallen inom magnetfältet, geometrin hos GaAs-kristallen och föroreningar i GaAs. Metalliska sensorer kan skapa fel vid bildinsamlingen. För speciell cancerbehandling finns sensorer med en diameter på 0,5 mm. Dessa kan användas minimalt invasivt för övervakning av vävnadstemperatur. En annan tillämpning av fiberoptisk mätteknik är laserterapi. Genom ett endoskop kopplas laserenergi och temperaturen kommer att mätas via en fiberoptisk sond vid behandlingsplatsen.
Miljö
Industriområden förorenar ofta marken med olja, giftiga och långlivade organiska föreningar. För att rensa dessa fält används ofta markuppvärmning med radiovågor . Fiberoptiska sensorer används för att övervaka och kontrollera denna process. En högeffektsgenerator kommer att leverera energi inom radiofrekvensområdet. Den förorenade jorden är täckt med elektroder, som kommer att värma ytans dielektrikum. Dessutom sätts flera fiberoptiska sonder i jorden. Beroende på det uppmätta värdet kan olika värden på temperatur och temperaturfördelning realiseras i marken. Beroende på föroreningsnivån kommer temperaturen att höjas något för att aktivera en högre nedbrytning av markorganismer, alternativt kommer markvattnet att kondensera i ett temperaturområde upp till 150 °C tillsammans med icke ångbeständiga organiska föroreningar. Ett perforerat markluftutsugssystem tar bort ångorna och återcirkulerar dem till ett filtersystem.
Kemisk och petrokemisk
Fiberoptiska temperatursonder är designade för att tåla tuffa och korrosiva miljöer. Sensorerna är egensäkra. Det finns inga komponenter som skapar gnistor, vilket leder till explosioner. De består av helt icke-ledande komponenter och kan därför användas i riskområden. De kan ha en längd upp till 2,5 mil så att analysen kan placeras utanför riskområdet.
Mikrovågs- och radiofrekvensmiljöer
I mikrovågsuppvärmda installationer kommer kemisk rötning under tryck och temperatur för bestämning av spår- och ultraspåranalys i nedströmsprocesser att utföras, av den anledningen fann man att under vissa tryck- och temperaturförhållanden, utbytet eller effektiviteten av extraktion eller rötning processer skulle kunna förbättras avsevärt. Så fiberoptiska temperatursensorer är det enda sättet att kontrollera temperaturer inom mikrovågskemi.
Generator och transformator
Det moderna samhällets anspråk på elbehov närmar sig kraftverkens fulla kapacitet. För att säkerställa industriell säkerhet måste temperaturen kontrolleras noggrant. Högeffektsgeneratorer är ofta fyllda med väte för att kyla effektivt. Förutom den kraftigt förorenade elektromagnetiska miljön är risken för explosioner stor. Endast en fiberoptisk termometer kan användas för mätning i dessa områden.
Trätorkning
Renoveringen av träkonstruktioner kan styra träets kärntemperatur på fiberoptiska temperatursondsbalkar på plats. Termisk torkning av träkomponenter i installerat tillstånd mellan 80 och 95 °C är tillräcklig för att påverka torrrötangreppet för att bekämpa och förhindra skador. Sonderna som används för temperaturmätning består av en mantlad PTFE- glasfiber med en GaAs-kristallspets (galliumarsenid) och är helt icke-metalliska.
Elektriska motorer
I branschen ökar maskiner och utrustning till gränsen för sin styrka uttömd. En motor med en större eller mindre storlek kan användas för att få eller förlora ett jobbförsprång. På konsumentsidan likaså på en hög körsträcka motorvärde. Fiberoptiska temperaturmätningar utan yttre effekter (magnetiska fält, radiofrekvenser, mikrovågor) kan fungera snabbt och enkelt även i farliga områden. De kan enkelt användas för att mäta en motors statorlindningstemperatur eller lagertemperaturen. Sensorerna hjälper till att upptäcka temperaturförändringar snabbt för att rapportera detta för att initiera förebyggande åtgärder.
Försäljare av fiberoptik
Det finns ett stort antal leverantörer och distributörer över hela världen. Mätprincipen för termometrarna varierar i stil, de flesta är faktiskt små variationer av strålningstermometrar, andra beror på kontakt med mätobjektet.
- ^ a b c d [1] . Webbplatstillverkare fiberoptiska termometrar - Optocon AG. Hämtad 10 april 2012.
- ^ a b Dr rer. nat. Claus Renschen: Unverzichtbares Messverfahren. I:'MSR Magazin 5/2007
- ^ a b [2] Arkiverad 2014-10-10 på Wayback Machine . Webbplats Agil Leipzig - Transferbrief. hämtad 10 april 2012.
- ^ [3] . Webbplatstillverkare fiberoptiska termometrar - Optocon AG. Hämtad 10 april 2012.
- ^ [4] . Webbplatsen Temperatures.com hämtad 10 april 2012.