Welche Arten und Anwendungen von faseroptischen Temperatursensoren gibt es?

Ein faseroptischer Temperatursensor ist ein Messgerät, das das Prinzip nutzt, dass sich das von einigen Substanzen absorbierte Spektrum mit der Temperatur ändert, und das das von der optischen Faser übertragene Spektrum analysiert, um die Temperatur in Echtzeit zu erfassen. Die wichtigsten Materialien sind optische Fasern, Spektrumanalysatoren, transparente Kristalle und so weiter. Sie werden in verteilte faseroptische Fluoreszenz-Temperatursensoren unterteilt. Bei faseroptischen Temperatursensoren wird ein temperaturempfindliches Polymermaterial verwendet, das dem Brechungsindex der optischen Faser entspricht, die auf der Außenseite von zwei miteinander verschmolzenen optischen Fasern beschichtet ist, so dass Licht von der einen optischen Faser in die reflektierende Oberfläche eingegeben und von der anderen optischen Faser ausgegeben werden kann. Da dieses neue temperaturempfindliche Material von der Temperatur beeinflusst wird, ändert sich der Brechungsindex und damit die optische Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Temperatur. Klassifizierung der faseroptischen Temperatursensoren. Verteilte faseroptische Temperatursensoren. Verteilte faseroptische Temperatursensoren werden in der Regel in Systemen verwendet, die eine räumliche Temperaturverteilung erfassen. Ihr Prinzip wurde erstmals 1981 vorgeschlagen, und die Technologie wurde schließlich durch experimentelle Forschung entwickelt. Das Prinzip dieses Sensors basiert auf drei Arten von Sensoren: Rayleigh-Streuung, Brillouin-Streuung und Raman-Streuung. Die Forschung zur Rayleigh-Streuung (OTDR) und Brillouin-Streuung (OTDR) hat große Fortschritte gemacht. Daher wird sich die künftige Sensorforschung auf die Untersuchung neuer verteilter faseroptischer Sensoren auf der Grundlage der Hornstreuung (OTDR) konzentrieren.

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Kürzlich entwickelte Gunesyilmaz in der Türkei einen verteilten faseroptischen Temperatursensor mit einer Temperaturauflösung von 1°C und einer räumlichen Auflösung von 1°C. 23 m. Viele Universitäten in China haben ebenfalls Forschungen zu verteilten faseroptischen Temperatursensoren durchgeführt. So erfand die Chinesische Universität für Maße und Gewichte 1997 ein Sensorsystem zur Temperaturerfassung in Kohlebergwerken, das Temperaturen von -49°C bis 150°C mit einer Temperaturauflösung von 0°C erfasst. (ii) Faseroptische Fluoreszenz-Temperatursensoren. Am weitesten verbreitet ist der faseroptische Fluoreszenz-Temperatursensor, der die lumineszierenden Eigenschaften von fluoreszierenden Materialien nutzt, um die Temperatur des lumineszierenden Bereichs zu erfassen. Wenn dieses fluoreszierende Material durch ultraviolettes oder infrarotes Licht angeregt wird, leuchtet es in der Regel, und die emittierten Lichtparameter und die Temperatur sind notwendigerweise korreliert, so dass die Temperatur durch Erfassung der Fluoreszenzintensität geprüft werden kann. Universitäten in aller Welt haben solche Sensoren entwickelt. So hat die Universität Seoul in Südkorea herausgefunden, dass die bei 915 nm reflektierte Fluoreszenzintensität einer 10 cm langen, doppelt dotierten Glasfaser mit einem Temperaturindex von 20 °C bis 290 °C entspricht. Die Tsinghua-Universität in China hat einen faseroptischen Fluoreszenz-Temperatursensor mit einem Bereich von 0 °C bis 160 °C entwickelt, indem sie halbleitende Gaas-Rohstoffe zur Absorption des Lichts verwendet und dann einen faseroptischen Fluoreszenz-Temperatursensor entwickelt hat, der auf dem Prinzip beruht, dass sich Licht mit der Temperatur ändert. Faseroptische Temperatursensoren werden vor allem in der Elektrizitätswirtschaft, im Bauwesen, in der chemischen Industrie, in der Luft- und Raumfahrt, in der medizinischen Versorgung, in der Entwicklung der Schifffahrt und in anderen Bereichen eingesetzt und haben eine große Zahl zuverlässiger Anwendungsergebnisse erzielt. Neben Anwendungen in der Geophysik und im Brückenbau werden sie auch in anderen Bereichen eingesetzt.1. faseroptische Temperatursensoren werden in Stromversorgungssystemen, bei Oberflächentemperaturen von Stromkabeln und bei der Temperaturüberwachung dichter Kabelbereiche, in Hochspannungsstromverteilern, Kraftwerken, Umspannwerken, bei der Erfassung der Umgebungstemperatur und in Brandmeldesystemen, bei einer Vielzahl großer und mittelgroßer Generatoren, Transformatoren, bei der Messung der Temperaturverteilung von Elektromotoren, beim Wärmeschutz und bei der Fehlersuche, in Heizungssystemen und Dampfleitungen eingesetzt, Temperatur- und Fehlerstellenerkennung in Ölpipelines, geothermische Kraftwerke, Temperaturüberwachung in geschlossenen Umspannwerken und andere wichtige Anwendungen.2. Faseroptische Temperatursensoren, insbesondere faseroptische Gittertemperatursensoren, können leicht in das Material eingegraben werden, um die Innentemperatur zu messen, und werden daher häufig in Gebäuden und Brücken eingesetzt. Einige Industrieländer wie die Vereinigten Staaten, das Vereinigte Königreich, Japan, Kanada, Deutschland und andere Länder haben Forschungen zur Überwachung der Brückensicherheit durchgeführt und Systeme zur Überwachung der Brückensicherheit und zur Frühwarnung auf Hauptbrücken installiert, um wichtige Sicherheitsindikatoren wie Dehnung, Temperaturbeschleunigung, Verschiebung usw. zu überwachen. Temperatursensoren installiert, womit ein Rekord für die meisten derartigen Sensoren auf einer einzelnen Brücke aufgestellt wurde.3. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist ein sensorintensiver Bereich. Zur Überwachung von Druck, Temperatur, Vibration, Treibstoffstand, Fahrwerksstatus, Flügel- und Ruderstellung müssen Flugzeuge mehr als 100 Sensoren verwenden, so dass Größe und Gewicht der Sensoren sehr wichtig werden. Bei faseroptischen Sensoren gibt es nur wenige andere Sensoren, die mit der geringen Größe und dem geringen Gewicht mithalten können.4. Die geringe Größe der Sensoren ist für medizinische Anwendungen sehr sinnvoll. Faseroptische Gittersensoren sind die kleinsten verfügbaren Sensoren. Faseroptische Gittersensoren können die Funktion des menschlichen Gewebes mit minimalem Eingriff messen und präzise lokale Informationen über Temperatur, Druck und akustische Felder liefern. Faseroptische Gittersensoren verfügen über eine Fülle von Technologien für menschliches Gewebe. Die Forschung zu faseroptischen Temperatursensoren macht fast 20 % der gesamten Forschung zu faseroptischen Sensoren aus. In der Forschung zu faseroptischen Temperatursensoren gibt es neben der Feldvalidierung, Verbesserung und Erweiterung bestehender Geräte folgende Entwicklungstendenzen: starke Entwicklung von Messverfahren zur Messung der Temperaturverteilung, d. h. von der Messung der Temperatur eines einzelnen Punktes zur Messung der Temperaturverteilung entlang der optischen Faser und der Temperaturverteilung der Oberfläche eines großen Bereichs; Entwicklung multifunktionaler Sensoren, einschließlich der Temperaturmessung; und Entwicklung großer Sensoranordnungen, um eine rein optische Telemetrie zu erreichen.

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