Kā šķiedru optika var papildināt vai aizstāt termopārus karstajos skrējienos?

Optiskās šķiedras temperatūras noteikšana ir jauna alternatīva parastajiem termopāriem, kas piedāvā atšķirīgas priekšrocības un dažus ierobežojumus. Optisko šķiedru sensori darbojas pēc fotoluminiscences jeb Ramana izkliedes principa: caur optisko šķiedru tiek raidīts gaismas impulss, un temperatūra tiek noteikta pēc atgrieztā gaismas signāla viļņa garuma vai intensitātes. Viens veids, fosforescējošais optiskās šķiedras sensors, izmanto fosfora pārklājumu galā; fosforescences sabrukšanas laiks mainās atkarībā no temperatūras. Šie sensori ir imūni pret elektromagnētiskiem traucējumiem, jo ​​signāls ir optisks, nevis elektrisks. Tas padara tos ideāli piemērotus elektriski trokšņainā vidē, kur termopāri cieš no EMI. Viņiem ir arī lieliska elektriskā izolācija, novēršot zemējuma cilpas problēmas. Tie var nodrošināt ārkārtīgi ātru reakciju (milisekundēs) un nav-invazīvas. Tomēr tiem ir ievērojami trūkumi karsto skrējēju lietojumiem. Pirmkārt, izmaksas ir daudz augstākas-viens optiskās šķiedras sensors var maksāt piecas līdz desmit reizes vairāk nekā augstākās kvalitātes termopāris. Otrkārt, optiskās šķiedras ir trauslas un ar tām ir rūpīgi jārīkojas; tie nevar izturēt tādu pašu mehānisko spriedzi (vibrāciju, iespīlēšanu, nejaušu vilkšanu) kā bruņu termopāri. Treškārt, saskarne-optoelektroniskais pārveidotājs{13}}pievieno vēl vienu komponentu, kas var neizdoties. Ceturtkārt, daudzu optisko šķiedru sensoru temperatūras diapazons ir ierobežots; lai gan daži var izturēt līdz pat 400 grādiem, fosfora pārklājumi laika gaitā var noārdīties, izraisot novirzi. Piektkārt, šķiedras galam jābūt tiešā termiskā kontaktā ar metālu; To sasniegt ar tādu pašu uzticamību kā atsperes{17}}termopārim ir izaicinājums. Praksē optisko šķiedru sensorus galvenokārt izmanto pētniecībā un izstrādē vai ļoti vērtīgās specializētās lietojumprogrammās, kur EMI ir nopietna un izmaksas ir pamatotas. Lielākajai daļai rūpniecisko karsto skrējēju termopāri joprojām ir praktiskāki, izturīgāki un rentablāki. Tomēr daži karsto skrējēju ražotāji pēta hibrīda sistēmas, kurās kā atsauce tiek izmantots optiskās šķiedras sensors, lai periodiski kalibrētu termopāri. Tas uzlabo optiskās šķiedras precizitāti, vienlaikus izmantojot termopāri kā darba zirgu. Vēl viena jauna tehnoloģija ir sadalītā temperatūras noteikšana (DTS), kur viens optiskās šķiedras kabelis gar kolektoru var izmērīt temperatūru katrā punktā, nodrošinot pilnīgu siltuma karti. Pašlaik tas ir pārāk dārgi ražošanai, taču nākotnē tas var kļūt iespējams. Pagaidām, lai gan optiskās šķiedras piedāvā interesantu alternatīvu, sagaidāms, ka termopāri joprojām būs dominējošā sensoru tehnoloģija karstajā skrējienā to pārbaudītās uzticamības, zemo izmaksu un uzstādīšanas vienkāršības dēļ.