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Il miracolo della fibra ottica in ambienti estremi: come resistere alle alte temperature e alle interferenze elettromagnetiche?
Nella moderna società altamente tecnologica, l'importanza di sistemi di rilevamento e monitoraggio affidabili per tutti gli ambiti della vita è evidente. La fibra ottica è un mezzo di trasmissione dati sempre più utilizzato nel campo del monitoraggio della temperatura. Soprattutto in ambienti estremi, la tecnologia di rilevamento della temperatura in fibra ottica dimostra i suoi indiscutibili vantaggi. Oltre a essere in grado di resistere ad alte temperature, può anche resistere efficacemente alle interferenze elettromagnetiche, rendendola uno strumento essenziale nei processi industriali.
Come funziona la tecnologia di rilevamento della temperatura distribuita
Il sistema di rilevamento distribuito della temperatura (DTS) utilizza la fibra ottica come sensore lineare per ottenere misurazioni della temperatura ad alta precisione su lunghe distanze mediante la tecnologia ottica. Il principio di funzionamento di questi sistemi si basa principalmente sull'effetto di diffusione Raman. Quando la luce attraversa una fibra ottica, le variazioni di calore influenzano l'indice di rifrazione della fibra, causando la diffusione della luce. Lo spettro di diffusione Raman generato in questo processo può essere utilizzato per calcolare le variazioni di temperatura.
La distanza di misurazione può superare i 30 km e la precisione della misurazione può raggiungere ±1 °C.
Resistenza alle alte temperature e alle interferenze elettromagnetiche
Le fibre ottiche sono solitamente realizzate in quarzo drogato con titanio (SiO2), un materiale che ha una buona resistenza alle alte temperature; alcuni sistemi funzionano a temperature fino a 700 °C. Inoltre, la fibra ottica è naturalmente immune alle interferenze elettromagnetiche, il che la rende ideale per numerosi ambienti industriali. Grazie alla sensibilità e alla precisione della fibra ottica, la tecnologia DTS è particolarmente adatta ad ambienti ad alta temperatura, come l'industria petrolifera e del gas o aree soggette a forti vibrazioni meccaniche.
Struttura e integrazione dei sistemi di rilevamento in fibra ottica
Un sistema completo di misurazione della temperatura è costituito da un controller, una sorgente luminosa, un'unità ricevente, ecc., mentre la fibra ottica stessa agisce come sensore passivo senza alcuna azione. Questi sistemi possono essere progettati con fibre ottiche extra lunghe per aumentare il raggio di osservazione senza la necessità di una progettazione speciale per ogni punto di rilevamento, riducendo notevolmente i costi di progettazione e la complessità di installazione.
Poiché il cavo di rilevamento non ha parti mobili ed è progettato per durare più di 30 anni, i costi di manutenzione e di esercizio sono notevolmente inferiori rispetto ai sensori tradizionali.
Sicurezza e operazioni
Quando si utilizza un sistema di misurazione in fibra ottica, tenere in considerazione i requisiti di sicurezza laser. Molti sistemi utilizzano laser a bassa potenza, il che ne consente l'utilizzo senza la necessità di una licenza professionale. Tuttavia, alcuni sistemi devono rispettare standard di sicurezza più rigorosi per garantire il loro funzionamento sicuro in ambienti potenzialmente pericolosi.
Casi di applicazione pratica
DTS ha un'ampia gamma di applicazioni, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, il monitoraggio delle trivellazioni di petrolio e gas, il monitoraggio in tempo reale dei cavi elettrici, il rilevamento di incendi nei tunnel, il monitoraggio della temperatura in ambienti industriali, ecc. Negli ultimi anni, DTS ha iniziato a espandersi anche nel campo del monitoraggio ambientale, ad esempio nel rilevamento delle fonti d'acqua, nell'analisi della temperatura di laghi e ghiacciai, ecc.
Con l'evoluzione della tecnologia, possiamo aspettarci che la tecnologia di rilevamento in fibra ottica sia in grado di far fronte a sfide ambientali più estreme in futuro?
