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Introduction à la mesure de la température par fibre optique

Qu’est-ce que la fibre optique?
La fibre optiqueLes fibres optiques sont essentiellement des conduits de lumière. Le groupe de capteurs appelés thermomètres à fibre optique fait généralement référence aux appareils de mesure des températures très élevées, dans lesquels est utilisé le rayonnement de corps noir. Les objectifs de température inférieure (par exemple de -100 °C à 400 °C) peuvent être mesurés en activant différents matériaux de télédétection comme des luminophores, des semi-conducteurs ou des cristaux liquides avec liaisons à fibre optique qui offrent des avantages au niveau de l’environnement et de l’éloignement.

Avantages
Qu’elle soit utilisée pour les communications ou la mesure infrarouge de la température, la fibre optique offre des avantages certains pour les mesures dans un environnement industriel et/ou difficile:

  • elle n’est pas affectée par les interférences électromagnétiques (EMI) des gros moteurs, des transformateurs, des soudeurs et autres;

  • elle n’est pas affectée par les interférences radio (RFI), de communication sans fil et par la foudre;

  • elle peut être positionnée à des endroits difficiles à atteindre ou à visualiser;

  • elle peut être manipulée avec précision pour mesurer des emplacements réduits ou spécifiques;

  • elle ne transmet pas de courant électrique (idéal pour les emplacements exposés à des risques d’explosion);

  • les câbles en fibre optique peuvent être passés dans un conduit, ou des chemins de câbles existants, ou être sanglés à des poutres, des tuyaux ou des conduits (ils sont facilement installés pour des extensions ou des rénovations); et,

  • certains câbles peuvent supporter des températures ambiantes jusqu’à 300 °C et davantage avec les purges d’air ou d’eau.

Applications
Les thermomètres à fibre optique se sont révélés inestimables pour la mesure de laempérature dans la production des métaux de base et de verre, ainsi que dans les processus initiaux de formation à chaud de ces matières. Les flammes des brûleurs de chaudière et les températures des tubes ainsi que les zones critiques de turbine sont des applications typiques dans les opérations de génération de puissance. Les lignes roulantes dans les usines d’acier et d’autres métaux fabriqués posent des conditions difficiles, qui sont également bien supportées par la fibre optique.

Les applications typiques incluent les fourneaux de tous types, les opérations de frittage, les fours et fours de calcination. Les équipements automatisés de soudage, de brasage et de recuit génèrent souvent d’importants champs électriques pouvant perturber les capteurs traditionnels.

Les opérations de transformation à haute température dans les industries du ciment, des réfractaires et de produits chimiques utilisent souvent la mesure de température par fibre optique. À des températures moindres, la plasturgie, la fabrication de papier et les opérations de transformation des aliments utilisent fréquemment cette technologie. Les fibres optiques sont également utilisées pour la fusion, la vaporisation et les processus de croissance des cristaux dans l’industrie des semi-conducteurs.

Au-delà de la collecte directe d’énergie radiante ou des méthodes bicolores, le verre de la fibre optique peut voir son utilisation étendue et servir directement comme émetteur de rayonnement à des points chauds afin que la fibre optique serve à la fois le détecteur et le média. Westinghouse a mis au point une telle approche pour la surveillance de la température distribuée dans les réacteurs nucléaires. Une approche similaire peut servir à la détection incendie autour des turbines ou des moteurs à réaction. Un point chaud interne reflétant les circuits a été incorporé pour déterminer l’emplacement de la zone chaude.

Un système de mesure de température active implique une tête de mesure contenant un phosphore luminescent attaché à l’extrémité d’une fibre optique (Figure 1). Une source de lumière pulsée de l’ensemble d’instruments rend le phosphore luminescent et la vitesse de décroissance de la luminescence est dépendante de la température. Ces méthodes fonctionnent bien pour les surfaces chaudes, mais non incandescentes, à une température inférieure à 400 °C environ.
Types de mesure de la température par fibre optique
Systèmes de surveillance thermique par infrarouge Systèmes de surveillance
Les systèmes de surveillance thermique par infrarouge sans contact DP1511, DP1521 et DP1531 représentent une approche technologique unique pour surveiller et contrôler les températures de processus. Ces unités combinent la fibre optique ou la ligne de visée optique avec la technologie électronique de pointe dans un système qui surveille en permanence le rayonnement infrarouge (une fonction de la température) en temps réel et sans être en contact physique avec le matériel cible. Le résultat est un système très fiable offrant une précision et une répétabilité remarquables, ainsi qu’une vitesse de réponse élevée.

Aussi disponible: la série FOB100, qui comprend des thermomètres à fibre optique polyvalents de haute précision, avec 1, 2 ou 4 canaux. Ils utilisent un algorithme original pour analyser les signaux entrants et pour mesurer la température sur chaque canal.
Détecteur OS400 Détecteurs de température à haute vitesse
Les transmetteurs infrarouges à haute vitesse sur fibres optiques de série OS4000 mesurent des températures comprises entre 200 et 1600 °C (392 à 2912 °F) à l’aide de trois champs de vision optiques standards et de trois longueurs de câble de fibre optique standards. Cet appareil offre de nombreuses fonctionnalités standards telles que l’émissivité réglable, une sortie analogique linéaire, une sortie d’alarme haute et basse tension, une interface RS232 PC, le viseur laser intégré, etc. Par le biais du logiciel d’interface PC basé sur Windows, l’utilisateur peut sélectionner le temps de réponse, la fonction Peak-Hold, les points de réglage d’alarme en haute et basse tension et l’enregistrement des données. Cet appareil est conditionné dans un emballage compact de 63,5 mm (2,5 po) de diamètre extérieur et de 152,4 mm (6 po) de long. Le support de montage et deux écrous de montage sont inclus.
Série iR2™ Fibre optique à ratio bi-chromatique
La série OMEGA iR2MC propose des instruments de pointe pour des applications difficiles et exigeantes à haute température (300 °C à 3 000 °C). Ils conviennent parfaitement pour les applications de mesure et de contrôle impliquant des métaux, du verre, des semi-conducteurs, etc. L’iR2 est extrêmement rapide et précis avec un temps de réponse de 10 ms et une précision de 0,2 % de la pleine échelle.
Le thermomètre à fibre optique portatif avec enregistreur de données Thermomètre à fibre optique portatif
Le HHTFO-101 offre une polyvalence impressionnante. Cet instrument à canal unique fonctionne sur batterie pour un maximum de liberté pour l’utilisateur, et permet de se déplacer librement d’un endroit à l’autre pour mesurer les températures à différents points critiques de télédétection. Le HHTFO-101 est un précieux outil de suivi qui offre un large éventail d’applications dans les activités liées à l’énergie, l’industrie et la recherche, par exemple le suivi de point chaud à l’intérieur des transformateurs de puissance lors de la fabrication et des montées en température. Il peut également être utilisé dans diverses applications à haute tension et dans des applications de chauffage MW/RF.

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