光ファイバー温度測定入門

光ファイバーとは？

光ファイバーは、本質的にはライトパイプです。光ファイバー温度計として知られるセンサー群は、一般的には、黒体放射の物理学を利用して高温を測定するような機器を指します。環境および遠隔的な利点を提供する光ファイバーリンクを使用して、蛍光体、半導体、液晶などのさまざまな検出素材を活性化することで、たとえば-100°C～400°Cの低温のターゲットを測定できます。

メリット

光ファイバーは、通信または赤外線温度測定のいずれの目的で使用するかにかかわらず、産業環境または過酷な環境における測定で、以下のような特有の利点をいくつか提供します。

大型モータ－、変圧器、溶接機などからの電磁干渉 (EMI) の影響を受けない
ワイヤレス通信や雷の発生から無線周波数干渉 (RFI) の影響を受けない
到達しにくいまたは見づらい場所に配置できる
小さな場所または正確な場所を測定するために集中させることができる
電流を通さない (爆発の危険がある場所に最適)
ファイバーケーブルは、既存のコンジットやケーブルトレイに通したり、はり、パイプ、またはコンジットに固定したりすることができる (拡張や改造のための設置が簡単)
特定のケーブルは300℃以上の周囲温度を扱うことができる (空気または水パージで高温に対応)

用途

光ファイバー温度計は、基本的な金属やガラス生産だけでなく、そのような素材の初期の熱間成形プロセスにおける温度の測定に非常に有益であることが実証されています。ボイラーバーナーの炎やチューブの温度、さらには、タービンの重要部位は、発電操作における代表的な用途です。製鉄所やその他の金属加工工場の圧延ラインも過酷な環境ですが、光ファイバーによる処理に適しています。

典型的な用途には、あらゆる種類の加熱炉、焼結操作、オーブン、かまなどが含まれます。自動溶接、ろう接、アニーリング機器は、しばしば大規模な電界を発生させ、従来のセンサーの働きを阻害してしまう可能性があります。

セメント工業、耐火物工業、および化学工業における高温処理の工程では、しばしば、光ファイバー温度センシングが使用されています。それよりもいくらか低い温度でのプラスチック加工、製紙、食品処理の工程では、この技術がさらに活発に利用されています。光ファイバーは、半導体産業における融合、スパッタリング、結晶成長プロセスにおいても使用されます。

光ファイバーガラスは、直接放射エネルギー集積または二色法を超えて、光ファイバーをセンサーと媒体の両方として使用できるように、ホットスポットにおける発光体として直接働くようにドープを加えることができます。ウェスティングハウスは、原子炉内の分布温度監視のためのこのようなアプローチを開発しました。タービンやジェットエンジン周りの火災検知にも同様のアプローチを用いることができます。高温部の位置を決定するために内部の「ホットスポット」反射電気回路が組み込まれています。

作動された温度測定システムには、光ファイバーの先端に取り付けられた発光する蛍光体を含む検出ヘッドが使用されます (図1)。計器パッケージからのパルス光源が蛍光体を励起し発光させます。発光の減衰率は温度に依存します。これらの方法は、赤熱していない約400℃より低い高温面に最適です。


光ファイバー温度測定の種類

	高速温度検出器 OS4000シリーズの工業用高速光ファイバー赤外線送信機は、3つの標準的な光学視野と3つの標準的な光ファイバーケーブル長を使用して、200～1600ºC (392～2912°F) の範囲の温度を測定します。このユニットは、調節可能な放射率、線形のアナログ出力、高低アラーム電圧出力、RS232 PCインタフェース、組み込みレーザー照準などの多くの標準機能を提供します。ユーザーは、WindowsベースのPCインタフェースソフトウェアを使用して、応答時間、ピークホールド機能、高低アラーム設定ポイント、およびデータロギングを選択できます。このユニットは、2.5" OD x 6" 長の省スペースパッケージで提供されます。取付金具と2本の取付ナットが含まれています。<

	2色分配光ファイバー OMEGA iR2?シリーズは、厳しくかつ過酷な高温 (300ºC～3000ºC) 用途向けの最先端の機器です。金属、ガラス、半導体などを対象とした測定や制御用途に適しています。IR2は、10ミリ秒の応答時間とフルスケールの0.2%の精度を誇る、著しく高速かつ正確な製品です。

	ポータブル光ファイバーハンドヘルド HHTFO-101は、驚くほどの多機能性を備えています。ユーザーの自由度を最大化するバッテリー駆動のこの単一チャネル機器を使用すると、場所をあちこち移動してさまざまな重要検出ポイントで温度を測定することができます。HHTFO-101は、製造および耐熱試験中の電力変圧器内のホットスポットの監視など、エネルギー、産業、および研究活動における幅広い用途に使用できる貴重な監視ツールです。さまざまな高電圧用途やMW/RF加熱用途にも使用することができます。