Language
Country/Area
No result found
Phép màu của sợi quang trong môi trường khắc nghiệt: Làm thế nào để chống lại nhiệt độ cao và nhiễu điện từ?
Trong xã hội công nghệ cao hiện đại, tầm quan trọng của hệ thống cảm biến và giám sát đáng tin cậy đối với mọi tầng lớp xã hội là điều hiển nhiên. Là phương tiện truyền dữ liệu, cáp quang ngày càng được sử dụng nhiều trong lĩnh vực giám sát nhiệt độ. Đặc biệt trong những môi trường khắc nghiệt, công nghệ cảm biến nhiệt độ sợi quang đã thể hiện những ưu điểm không thể nghi ngờ của nó. Ngoài khả năng chịu được nhiệt độ cao, nó còn có thể chống nhiễu điện từ một cách hiệu quả, khiến nó trở thành một công cụ thiết yếu trong các quy trình công nghiệp.
Công nghệ cảm biến nhiệt độ phân tán hoạt động như thế nào
Hệ thống cảm biến nhiệt độ phân tán (DTS) sử dụng sợi quang làm cảm biến tuyến tính để đạt được phép đo nhiệt độ ở khoảng cách xa, độ chính xác cao thông qua công nghệ quang học. Nguyên lý hoạt động của các hệ thống này chủ yếu dựa vào hiệu ứng tán xạ Raman. Khi ánh sáng truyền qua sợi quang, sự thay đổi nhiệt sẽ ảnh hưởng đến chiết suất của sợi quang, gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng. Phổ tán xạ Raman được tạo ra bởi quá trình này có thể được sử dụng để tính toán sự thay đổi nhiệt độ.
Khoảng cách đo lên tới 30 km trở lên và độ chính xác của phép đo có thể đạt tới ±1 °C.
Khả năng chịu nhiệt độ cao và nhiễu điện từ
Vật liệu của sợi quang thường là thạch anh pha tạp titan (SiO2). Vật liệu này có khả năng chịu nhiệt độ cao tốt và một số hệ thống có thể hoạt động bình thường trong môi trường lên tới 700°C. Ngoài ra, sợi quang có khả năng miễn dịch tự nhiên với nhiễu điện từ, khiến chúng hoạt động tốt trong nhiều môi trường công nghiệp. Do độ nhạy và độ chính xác của sợi quang, DTS đặc biệt thích hợp với môi trường có nhiệt độ cao như ngành dầu khí hoặc các khu vực có rung động cơ học mạnh.
Cấu trúc và tích hợp hệ thống cảm biến sợi quang
Một hệ thống đo nhiệt độ hoàn chỉnh bao gồm bộ điều khiển, nguồn sáng, bộ thu, v.v., trong khi bản thân sợi quang hoạt động như một cảm biến thụ động không chuyển động. Các hệ thống này có thể được thiết kế bằng sợi quang siêu dài để nâng cao phạm vi quan sát mà không cần thiết kế đặc biệt cho từng điểm cảm biến, do đó giảm đáng kể chi phí kỹ thuật và độ phức tạp lắp đặt.
Vì cáp cảm biến không có bộ phận chuyển động nên tuổi thọ thiết kế có thể vượt quá 30 năm nên chi phí bảo trì và vận hành thấp hơn đáng kể so với cảm biến truyền thống.
An ninh và vận hành
Các yêu cầu về an toàn laser cần được xem xét khi vận hành hệ thống đo lường sợi quang. Nhiều hệ thống sử dụng tia laser công suất thấp, cho phép chúng hoạt động mà không cần giấy phép chuyên môn. Tuy nhiên, một số hệ thống phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn chặt chẽ hơn để đảm bảo chúng hoạt động an toàn trong môi trường nguy hiểm tiềm tàng.
Các trường hợp ứng dụng thực tế
DTS có nhiều ứng dụng, bao gồm nhưng không giới hạn ở giám sát khoan dầu khí, giám sát cáp điện theo thời gian thực, phát hiện cháy trong đường hầm, giám sát nhiệt độ môi trường công nghiệp, v.v. Trong những năm gần đây, DTS cũng bắt đầu mở rộng sang lĩnh vực quan trắc môi trường như phát hiện nguồn nước, phân tích nhiệt độ của hồ và sông băng, v.v.
Khi công nghệ phát triển, liệu chúng ta có thể mong đợi công nghệ cảm biến sợi quang có thể đối phó với những thách thức môi trường khắc nghiệt hơn trong tương lai không?
