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Fibras Ópticas

Introdução à medição de temperatura com fibras ópticas

Fibras ópticas são, basicamente, tubos de luz. O grupo de sensores conhecidos como termômetros de fibra óptica refere-se, em geral, àqueles dispositivos que medem temperaturas mais elevadas em que se utiliza a característica física da radiação do corpo negro.

Alvos com temperaturas mais baixas – digamos de -100 °C a 400 °C – podem ser medidos se forem ativados materiais de sensoriamento, tais como fósforo, semicondutores ou cristais líquidos com conexões de fibra ótica, oferecendo vantagens ambientais e para aplicações remotas.
fibra ótica em medição de temperatura

Saiba mais sobre Fibras Ópticas

Vantagens

Seja para uso em comunicações ou na medição de temperatura por radiação infravermelha, as fibras ópticas oferecem vantagens inerentes para medições em ambientes industriais ou rigorosos:
- Não são afetadas pelas interferências eletromagnéticas (EMI) dos grandes motores, transformadores, soldadoras e similares;
- Não são afetadas pela interferência de radiofrequência (RFI) das comunicações sem fio e nem pela incidência de raios;
- Podem ser colocadas em locais de difícil alcance ou visibilidade;
- Podem ser dedicadas à medição de locais pequenos ou limitados;
- Não conduzem corrente elétrica (ideais para locais sujeitos a riscos de explosão);
- Os cabos de fibras podem ser instalados em conduítes, canaletas para cabos já existentes ou podem ser amarrados a vigas, canos ou conduítes (são facilmente instalados em caso de expansões ou reformas); e
- Alguns cabos são capazes de operar com temperaturas ambiente até 300 °C ou mais com depurador de ar ou água.





Tipos de Medição de Temperatura com Fibras Ópticas

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Sistemas de monitoramento Sistemas de Monitoramento
Os sistemas de monitoramento térmico por infravermelho sem contato DP1511, DP1521 e DP1531 representam uma abordagem tecnológica única para o monitoramento e controle das temperaturas dos processos. Essas unidades combinam fibras ópticas ou campo visual óptico com tecnologia eletrônica avançada em um sistema que monitora a radiação infravermelha (uma função da temperatura) em tempo real e sem contato físico com o material alvo. O resultado é um sistema altamente confiável que oferece uma exatidão excepcional e repetibilidade com alta velocidade de resposta. Além disso, a Série FOB100 abrange termômetros de fibra ótica de alta exatidão com múltiplos usos e 1, 2 ou 4 canais. Esses termômetros utilizam um algoritmo original para analisar os sinais recebidos, medindo a temperatura em cada canal.
Detetores de temperatura de alta velocidade Detetores de Temperatura de Alta Velocidade
A Série OS4000 de transmissores infravermelhos industriais de fibra óptica e alta velocidade medem temperaturas que variam de 200 a 1.600 ºC (392 a 2912 °F) usando três campos de vista padrão e três comprimentos de cabo de fibra óptica padrão. Esta unidade oferece vários recursos padrão, tais como emissividade, saída analógica linear, saída de tensão do alarme alto e baixo, interface RS232, mira a laser integrada, etc. Por meio de um software de interface em um PC, operando com Windows, o usuário seleciona o tempo de resposta, a função de retenção de pico de corrente, pontos de ajuste dos alarmes alto e baixo e registro de dados. Esta unidade é fornecida em uma embalagem compacta de 2,5" de diâmetro externo por 6"de comprimento. Inclui o suporte e duas porcas de montagem.
Fibra óptica Ration de 2 cores Fibra Óptica Ration de 2 Cores
A série OMEGA iR2™ é o instrumento de última geração para aplicações difíceis e exigentes que envolvem altas temperaturas (300 °C-3.000 °C). É ideal para medir e controlar aplicações envolvendo metais, vidro e semicondutores, entre outros. O iR2 é extremamente rápido e exato, com um tempo de resposta de 10 mseg e exatidão de 0,2% de fundo de escala.
Dispositivo portátil de fibra óptica Dispositivo Portátil de Fibra Óptica
O HHTFO-101 oferece uma impressionante versatilidade. Operado por baterias para maior liberdade do usuário, este instrumento de canal único permite a movimentação entre uma área e outra para medir temperaturas em vários pontos críticos de sensoriamento. O HHTFO-101 é uma valiosa ferramenta de monitoramento para uma ampla variedade de aplicações em energia, atividades industriais e de pesquisas, tais como monitoramento de pontos quentes dentro de transformadores de força durante a fabricação e os testes de medição de temperatura. Também pode ser usado em várias aplicações de alta tensão e de MW/RF.

Perguntas Frequentes

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Aplicações

Os termômetros de fibra óptica são comprovadamente inestimáveis para medir temperaturas durante a produção de metais básicos e de vidro, bem como durante os processos de termoformagem desses materiais. As chamas dos queimadores de caldeiras e as temperaturas de tubos, bem como as áreas críticas das turbinas, são algumas das aplicações comuns em operações de geração de energia. As linhas de laminação de aço e outras fábricas de transformação de metal também apresentam condições severas que são bem administradas pelas fibras ópticas.

As aplicações típicas incluem fornos de todos os tipos, operações de sinterização, estufas e calcinadores. Soldas automáticas, equipamentos de brasagem e recozimento frequentemente geram grandes campos elétricos que podem afetar os sensores convencionais.

As operações de processamento com altas temperaturas nas indústrias de cimento, refratários e produtos químicos usam, com frequência, sensores de fibras óticas. Em temperaturas um pouco mais baixas, como no processamento de plásticos, na fabricação de papel e no processamento de alimentos, é crescente o uso dessa tecnologia. As fibras óticas também são usadas nos processos de fusão, crepitação e crescimento de cristais na indústria de semicondutores.

Além dos métodos de coleta de energia radiante e dos métodos de duas cores, as fibras ópticas de vidro podem ser preparadas para serem usadas diretamente como emissores de radiação em pontos quentes, de maneira que a fibra óptica sirva como sensor e meio de transmissão. A Westinghouse desenvolveu essa metodologia para monitorar a temperatura distribuída em reatores nucleares. Uma abordagem semelhante é usada para a deteção de fogo em turbinas ou motores a jato. Um circuito interno de refletor de "hot spot" foi incorporado para determinar a localização da área quente.

Um sistema de medição de temperatura ativo inclui um cabeçote sensor contendo fósforo luminescente na ponta de uma fibra ótica (Figura 1). Uma fonte de luz pulsada do pacote de instrumentos excita o fósforo até atingir o ponto de luminescência. A taxa de declínio da luminescência depende da temperatura. Esses métodos funcionam bem em superfícies sem brilho, com exceção das superfícies quentes com temperatura abaixo de cerca de 400 °C.