Обратная совместимость высокотемпературных волоконно-оптических датчиков температуры Bragg Grating (FBG)
Описание проблемы
Обсуждается совместимость высокотемпературных волоконно-оптических датчиков температуры Bragg Grating (FBG) для использования в условиях низких температур. В частности, пользователь интересуется, почему существуют различные версии датчиков температуры и могут ли высокотемпературные модели быть «обратно совместимыми» для измерения низких температур.
Технический анализ
Волоконно-оптические датчики температуры Bragg Grating (FBG) разрабатываются с различными инкапсуляционными структурами и покрытиями волокон для обеспечения стабильной работы в различных температурных диапазонах и условиях окружающей среды. Разнообразие датчиков обусловлено различной термостойкостью этих материалов (например, полимеры для нормальных/низких температур, нержавеющая сталь/сплавы для средних/высоких температур, а также специальные сплавы или керамика для сверхвысоких температур, часто в сочетании с волокнами с полиимидным покрытием или сердечником из чистого кремнезема).
Хотя высокотемпературный датчик FBG теоретически может работать при более низких температурах, это, как правило, не самое эффективное или оптимальное решение по ряду причин:
- Связанные с затратами последствия: Высокотемпературные датчики требуют более передовых материалов и сложных производственных процессов, что делает их значительно дороже своих низкотемпературных аналогов. Использование их в приложениях, не требующих полного температурного диапазона, приводит к неоправданным расходам.
- Оптимизация производительности: Каждый датчик калибруется и оптимизируется для своего конкретного расчетного температурного диапазона. Работа датчика с широким диапазоном на пределе его возможностей, например, использование датчика сверхвысоких температур для очень низких температур, может привести к снижению точности измерений, разрешения и долгосрочной стабильности по сравнению с датчиком, специально разработанным для этого более низкого диапазона.
- Физические ограничения: Высокотемпературные корпуса часто более прочные и могут быть крупнее или менее гибкими. Это может быть недостатком в приложениях с ограниченным пространством или требующих изгиба датчика при низких температурах.
- Конструкция системы и емкость точки измерения: Различные датчики температуры FBG, при интеграции с оптическим мультиплексором волоконно-оптических датчиков (OFSCN®) FBG, могут поддерживать различное количество точек измерения на одно волокно. Например, датчик OFSCN® 100°C может поддерживать до 20 точек измерения, в то время как датчик OFSCN® 300°C может поддерживать только до 10 точек на одном волокне с мультиплексором 40 нм. Необоснованный выбор датчика с более широким диапазоном может увеличить сложность системы и общую стоимость, поскольку потребуется больше кабелей датчиков и каналов мультиплексора для того же количества требуемых точек измерения.
- Точность калибровочной формулы: Формула калибровки температуры и длины волны, поставляемая с каждым датчиком, оптимизирована для охвата всего расчетного диапазона. Когда датчик, разработанный для очень широкого диапазона (например, от -200℃ до 300℃), используется для измерения температур в гораздо более узком поддиапазоне (например, от комнатной температуры до 85℃), присущие ошибки подгонки его формулы для широкого диапазона могут привести к менее точным показаниям по сравнению с датчиком, специально откалиброванным для этого узкого поддиапазона.
Решение и рекомендация
Настоятельно рекомендуется выбирать датчик температуры FBG, который максимально соответствует фактической максимальной рабочей температуре и требованиям окружающей среды приложения. Такой подход обеспечивает наилучший баланс производительности, точности и экономической эффективности.
OFSCN (Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.) предлагает разнообразный ассортимент датчиков температуры FBG, разработанных для различных применений:
- Сверхнизкие и нормальные температуры (-270℃ до 150℃): Датчик температуры FBG сверхнизких температур OFSCN® (Ultra-low temperature fiber Bragg grating temperature sensor - FBG temperature sensor for liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid hydrogen, liquid helium and liquefied natural gas - Customizable radiation resistant - Model Parameter Picture - Manufacturer Brand Price - DCYS - ofscn.net)
- Обычные средне-низкие температуры (-40℃ до 100℃/150℃):
- Датчик температуры Bragg Grating OFSCN® 100°C (https://www.ofscn.net/fbg-products/temperature-sensor-100.html)
- Датчик температуры Bragg Grating с низковольтной изоляцией OFSCN® 150℃ (https://www.ofscn.net/fbg-products/fbgs-low-voltage.html)
- Средне-высокие температуры (-200℃ до 300℃): Датчик температуры Bragg Grating OFSCN® 300°C (https://www.ofscn.net/fbg-products/temperature-sensor-300.html)
- Более высокие температуры (-200℃ до 500℃ / -270℃ до 800℃):
- Датчик температуры Bragg Grating OFSCN® 500°C (500℃ femtosecond FBG temperature sensor - FBG thermometer - Fiber Optic Grating sensor - 600 degrees can be customized - model parameter picture - manufacturer brand price - DCYS - ofscn.net)
- Датчик температуры Bragg Grating OFSCN® 800°C (800℃ femtosecond FBG temperature sensor - FBG thermometer - Fiber Optic Grating sensor - 1000 degrees can be customized - model parameter picture - manufacturer brand price - DCYS - ofscn.net)
- Датчик температуры Bragg Grating с керамической инкапсуляцией OFSCN® (FBG temperature sensor - insulated ceramic tube package - FBG thermometer - Fiber Optic Grating sensor - temperature range can be customized - model parameter picture - manufacturer brand price - DCYS - ofscn.net)
Для конкретных требований к применению, включая прогнозирование будущего расширения диапазона измерений, клиентам рекомендуется напрямую обращаться в инженерный отдел OFSCN по адресу dcys@ofscn.com. Команда предоставит индивидуальные решения, учитывающие фактическую максимальную температуру, желаемый расширенный температурный диапазон, требуемое количество точек измерения и уникальные требования к среде установки, обеспечивая тем самым оптимальную производительность, экономическую эффективность и будущую масштабируемость.
Рекомендуемый продукт:
Серия датчиков температуры Bragg Grating OFSCN® (Fiber Bragg Grating/Fiber Optic Grating - FBG Sensor - FBG Demodulator/Interrogator - FBG Temperature, Strain, Stress, Custom Products - Model Parameters Picture Specifications - DCYS - ofscn.net)
(Исходная тема: 更高温度的光纤光栅温度传感器测量时可以向下兼容吗 - #4 by OFSCN_CN_PS_Engineer)