سنسور دمای فیبر نوری (Fiber Optic Temperature Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور دمای فیبر نوری (Fiber Optic Temperature Sensor) :
سنسورهای دمای فیبر نوری از فیبر نوری به عنوان عنصر حسگر یا به عنوان رسانه انتقال سیگنال استفاده می کنند. مزیت اصلی آنها مصونیت کامل در برابر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI)، ایمنی در محیط های انفجاری (بدون جرقه)، امکان اندازه گیری از راه دور و مقاومت در برابر دماهای بالا و محیط های خورنده است. این سنسورها بر اصول نوری مختلفی کار می کنند.
انواع اصلی: ۱) سنسورهای مبتنی بر توری براگ فیبر نوری (Fiber Bragg Grating - FBG) : با حک کردن یک توری با دوره تناوب مشخص در هسته فیبر، طول موج خاصی (طول موج براگ) بازتاب می شود. با تغییر دما، دوره توری و ضریب شکست فیبر تغییر کرده و طول موج براگ جابه جا می شود:
\[ \Delta \lambda_B = \lambda_B (\alpha + \xi) \Delta T \]که
\[ \alpha \]ضریب انبساط حرارتی و
\[ \xi \]ضریب ترمو-اپتیک فیبر است. با اندازه گیری جابه جایی طول موج، دما به دست می آید.
\[ \lambda_B = 2n\Lambda \quad , \quad \Delta \lambda_B = \lambda_B (\alpha + \xi) \Delta T \]۲) سنسورهای مبتنی بر تداخل سنجی (Interferometric) مانند تداخل سنج فابری-پرو (Fabry-Perot) که تغییر فاصله یا ضریب شکست ناشی از دما را اندازه می گیرند. ۳) سنسورهای مبتنی بر پراکندگی (Scattering) مانند سنسورهای توزیع شده دمایی (DTS) که از پراکندگی رامان یا بریلوئن در طول فیبر استفاده می کنند. در این روش، با ارسال یک پالس نوری و تحلیل نور بازگشتی، می توان دمای هر نقطه از طول فیبر (تا چند ده کیلومتر) را اندازه گیری کرد.
سنسورهای FBG بسیار رایج هستند. چندین FBG با طول موج های مختلف می توانند روی یک فیبر قرار گیرند و اندازه گیری دما در چند نقطه را به صورت همزمان (مالتی پلکس) ممکن سازند. این سنسورها در پایش سلامت سازه ها (پل ها، سدها)، صنایع نفت و گاز (اندازه گیری دمای چاه ها)، صنایع برق (مانیتورینگ ترانسفورماتورها) و محیط های با میدان مغناطیسی قوی (مانند شتاب دهنده ها) کاربرد گسترده دارند.
دقت این سنسورها می تواند تا ۰.۱ درجه سلسیوس و وضوح مکانی در سنسورهای توزیع شده تا ۱ متر برسد. زمان پاسخ معمولا خوب است. چالش ها شامل هزینه نسبتا بالای تجهیزات پرسشگر (interrogator) و حساسیت به کرنش همزمان با دما است که گاهی نیاز به جبران سازی دارد.
