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Das Wunder der Glasfaser in extremen Umgebungen: Wie kann man hohen Temperaturen und elektromagnetischen Störungen widerstehen?
In unserer hochtechnologisierten modernen Gesellschaft ist die Bedeutung zuverlässiger Sensor- und Überwachungssysteme für alle Lebensbereiche eine Selbstverständlichkeit. Als Datenübertragungsmedium werden im Bereich der Temperaturüberwachung zunehmend Glasfasern eingesetzt. Besonders in extremen Umgebungen zeigt die faseroptische Temperatursensortechnologie ihre unbestreitbaren Vorteile. Sie ist nicht nur temperaturbeständig, sondern auch wirksam gegen elektromagnetische Störungen und ist daher ein unverzichtbares Werkzeug in industriellen Prozessen.
So funktioniert die verteilte Temperatursensortechnologie
Das Distributed Temperature Sensing System (DTS) verwendet Glasfaser als linearen Sensor, um durch optische Technologie hochpräzise Temperaturmessungen über große Entfernungen zu erreichen. Das Funktionsprinzip dieser Systeme beruht hauptsächlich auf dem Raman-Streueffekt. Wenn Licht durch eine Glasfaser fließt, beeinflussen Wärmeänderungen den Brechungsindex der Faser, wodurch das Licht gestreut wird. Aus dem dabei entstehenden Raman-Streuspektrum lassen sich Temperaturänderungen errechnen.
Die Messdistanz kann über 30 km betragen und die Messgenauigkeit kann ±1 °C erreichen.
Hohe Temperatur- und elektromagnetische Störfestigkeit
Glasfasern bestehen typischerweise aus titandotiertem Quarz (SiO2), einem Material mit guter Hochtemperaturbeständigkeit; einige Systeme arbeiten bei Temperaturen von bis zu 700 °C. Darüber hinaus sind Glasfaserkabel von Natur aus unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, weshalb sie sich für zahlreiche Industrieumgebungen hervorragend eignen. Aufgrund der Empfindlichkeit und Genauigkeit von Glasfaser eignet sich DTS besonders für Umgebungen mit hohen Temperaturen wie in der Öl- und Gasindustrie oder Bereichen mit starken mechanischen Vibrationen.
Aufbau und Integration faseroptischer Sensorsysteme
Ein komplettes Temperaturmesssystem besteht aus einem Controller, einer Lichtquelle, einer Empfangseinheit usw., während die Glasfaser selbst als passiver Sensor ohne jegliche Aktion fungiert. Diese Systeme können mit extralangen Glasfasern ausgestattet werden, um die Beobachtungsreichweite zu erhöhen, ohne dass für jeden Sensorpunkt eine spezielle Konstruktion erforderlich ist. Dadurch werden die Entwicklungskosten und der Installationsaufwand erheblich reduziert.
Da das Sensorkabel keine beweglichen Teile hat und auf eine Lebensdauer von über 30 Jahren ausgelegt ist, sind die Wartungs- und Betriebskosten deutlich niedriger als bei herkömmlichen Sensoren.
Sicherheit und Betrieb
Beachten Sie beim Betrieb eines faseroptischen Messsystems die Lasersicherheitsanforderungen. Viele Systeme verwenden Laser mit geringer Leistung, sodass sie ohne Berufserlaubnis betrieben werden können. Einige Systeme müssen jedoch strengere Sicherheitsnormen einhalten, um sicherzustellen, dass sie in potenziell gefährlichen Umgebungen sicher betrieben werden können.
Praktische Anwendungsfälle
DTS hat ein breites Anwendungsspektrum, unter anderem die Überwachung von Öl- und Gasbohrungen, die Echtzeitüberwachung von Stromkabeln, die Branderkennung in Tunneln, die Temperaturüberwachung in industriellen Umgebungen usw. In den letzten Jahren hat DTS auch begonnen, seine Aktivitäten auf den Bereich der Umweltüberwachung auszuweiten, beispielsweise auf die Erkennung von Wasserquellen sowie die Temperaturanalyse von Seen und Gletschern usw.
Können wir angesichts der technologischen Entwicklung erwarten, dass die faseroptische Sensortechnologie in Zukunft mit extremeren Umweltherausforderungen fertig wird?
