Name: עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות FBG חיישן ריבוב (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-03-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: למדו פרוטוקול להתקנת חיישני FBG בסלילים חשמליים לניטור נקודות חום תרמיות מקומיות. שיטה זו משפרת את מעקב מצב המכשירים ומדידות הטמפרטורה בסביבות בעלות טמפרטורה גבוהה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי בריטניה הנדסה ומדעי מחקר פיזי המועצה (EPSRC) הבית-Offshore: תפעול הוליסטי ותחזוקה עבור אנרגיה מתוך האיחוד חוות הרוח Offshore תחת גרנט EP/P009743/1.

1. עיצוב סיבים אופטיים תרמית
<ol><li>ראשית לזהות את העיצוב חיישן ומפרטים מבוסס על מבנה סליל היעד ואת מערכת החקירה תכונות. סליל הבדיקה המשמש בעבודה זו יש גאומטריה אליפטית אופייני סלילי מכונה חשמלית (כפי שמודגם באיור 1A. לפני מיקומים חישה בודדים נקבעים, לעשות החלטות העיצוב כדי להבטיח כי סיבי חישה אופטית נשאר פעיל בסביבה מכני ותרמי אופייני של סליל הפצע מוטבע היישום.</li>
	<li>השתמש בסיב רגיל לעיקול שאינו רגיש באופן כללי, שידוע בדרך כלל על היכולת לפעול בטמפרטורות של עד 300 ° c בקירוב; סיבים זה מתאים ובכך ליישום סלילי הפצע בשימוש מכונות חשמלי קונבנציונלי. הערה: הסיבים האופטיים שנבחרו מבטיחים פונקציונליות חיישן בסביבה תרמית של סליל הפצע אקראי טיפוסי הפועלים במכונות חשמל כגון שימוש בעבודה זו (class F ו-H עם טמפרטורה מדורג של 155 ו 180 ° צ'10, בהתאמה. סיבים לא תלויי-כפיפה הוא המועדף עבור יישום זה מאחר שהוא נועד לאפשר רדיוס כיפוף קטן ולקבל אובדן כיפוף נמוך יותר. דבר זה מאפשר לחיישן להיות תואם ביעילות למבנה הסליל הרצוי ולמיקום החישה (עם) עם השפעה מזיקה מינימלית לפונקציונליות החישה.</li>
	<li>הגדר אורך סיבים ל 1.5 מ'. הערה: אורך סיבים מוגדר על פי הגיאומטריה של סליל הפצע היעד להיות אינסטרומנטציה ואת המרחק הרצוי ליחידת החקירה. הסליל מבחן לאורך השטח (המוצג באיור 1A) הוא 0.3 מטרים ואת אורך סיבים שנבחרו לחוקר מסליל הוא 1.2 מטרים נותן אורך כולל של 1.5 m – זה מאפשר אורך סיבים מספיק כדי להיות בלולאה בתוך סליל הבדיקה כדי להבטיח מיקומי חישה הרצוי הוקמה כראוי ויש מרחק מתאים בין סליל הבדיקה לאיור 3a ממחיש את הגישה הכללית באורך העיצוב. הערה: המלון יכול להימצא במרחק של כמה קילומטרים מיחידת החקירות. הסיבה לכך היא סיב אופטי הוא נשא יחיד יעיל.</li>
	<li>עצב את מערך FBG כדי לכלול ארבעה ראשי FBG (5 מ"מ) כדי לאפשר חישה מבוזרת בתוך מבנה הסליל, כך ששני מיקומי חישה ממוקמים בצדדים הסליל ושניים נמצאים בקצוות הסליל. הערה: מיקומי חישה תרמיים מזוהים על בסיס תקני ניטור תרמי רלוונטיים עבור מכונות חשמליות (כלומר, 2 FBGS עבור מקטעים חריץ ו 2 עבור מקטעים הסלילה)10. עיצוב החוקר המסחרי המשמש בעבודה זו יכול לאפשר חקירה בו של עד 16 נקודות חישה FBG לאורך סיב אופטי אחד.</li>
	<li>השתמש באורך ראש חישה של FBG של 5 מ"מ; זה נחשב מספיק כדי לאפשר ניטור ספוט חם מקומי בנושא הנוכחי סלילים הפצע אקראי. הערה: ערכים מסחריים חלופיים של אורך ראש FBG (3 מ"מ, 5 מ"מ או 10 מ"מ) יכולים לשמש גם במקרה של מימד של נקודת חישה שונה נדרש על-ידי יישום החישה.</li>
	<li>ציין ראשי FBG בודדים להיות מגורר עם אורכי גל שונים ברוחב פס של 1529 – 60 ננומטר כדי להתאים את דירוג החוקר המסחרי המשמש; זה מבטיח מניעה של FBG השתנה הפרעה אורכי גל. הערה: ה-FBG ראשי אורך הגל, רוחב הפס הצפוי לתזוזה של אורך הגל, והווריאציה של טמפרטורת היישום צריכה להיות בתוך רוחב הפס של יחידת החקירה בפס רחב, כדי להבטיח שמערכת החישה תוכל לפעול כהלכה.</li>
	<li>השתמש בסוג מחבר לבדוק סיבי FC/APC, התואם ליחידת החוקר. הערה: FC/APC היא בדרך כלל הבחירה המועדפת על החישה FBG עקב הפסדים תשואה נמוכה.</li>
	<li>לספק את העיצוב ואת המפרטים של החיישן ליצרן FBG מסחרי- איור 3B מראה סקיצה סופית של עיצוב מערך fbg המשמש בעבודה זו.</li>
</ol>2. תצורת מערכת החקירה והחיישן
<ol><li>בדוק וקבע את התצורה של חיישן מערך FBG מעוצב ומיוצר כדי לפעול עם מערכת החקירה המסחרית.</li>
	<li>הסר את המכסה המגן מכלל מחבר FC/APC.</li>
	<li>נקה את מחבר הקצה-פרצוף על-ידי ניגוב בעדינות עם מנקה מחבר אופטי. הערה: מומלץ מאוד לבצע שלב זה בכל פעם שהחיישן מחובר לחוקר. שימש בעבודה זו. מנקה מסחרי של קלטופ</li>
	<li>הכנס את מחבר הגשוש FBG הנקי למחבר ערוץ החוקר. הערה: ודא שצורת המפתח מיושרת כראוי בעת ההזדווגות של המחברים.</li>
	<li>. הפעל את החוקר הערה: החוקר מחובר למחשב באמצעות מחבר RJ45 וכבל אינטרנט.</li>
	<li>הפעל את תוכנת התצורה. הערה: תוכנת החוקר היא חבילת תוכנה קניינית מבוססת LabVIEW המסופקת על ידי יצרן החוקר שנועד לאפשר את פעולת יחידת החומרה של החוקר.</li>
	<li>על הכרטיסייה הגדרת מכשיר להתבונן את אורך הגל משתקף נסרה מתוך בדיקה FBG מערך (עבור עיצוב מערך FBG המשמש בעבודה זו ארבע פסגות יש לצפות בספקטרום הערוץ הקשור). הערה: עוצמת האור המשתקף תלויה במאפייני FBG (מעל 50% מתקבלים).</li>
	<li>הגדר את תדירות הדגימה ל-10 Hz. פעולה זו קובעת ישירות את מספר קריאות הטמפרטורה המסופקות בתקופה של 1. הערה: מערכת החקירה בשימוש יכול לפעול בתדרי דגימה עד 2.5 kHz; עם זאת, עבור דינמיקה תרמית של סלילים הנושא הנוכחי במעקב בעבודה זו 10 הרץ נחשב שיעור הרכישה מספיק.</li>
	<li>בהגדרת המידות, ציין את הראשים של FBG כFBG1, FBG2, FBG3 וFBG4. בחר אורך הגל כסוג של כמות שתוצג בשלב זה באופן גרפי. מערך FBG מוגדר ומוכן עבור שלב הכיול.</li>
</ol>3. הכנת אריזות
<ol><li>כראוי לארוז את האזורים שבהם ראשי FBG הם מוטבעים (כלומר, מגורר) בסיבי מערך כדי להבטיח בידוד ראש מכני מתוך עירור המכני ובכך להניב בלעדית עירור תרמי חיישן תגובה. בנוסף, מבנה סיבים הוא שברירי והוא לא רצוי ישירות מוטבע בתוך מנצחים סליל: זה דורש הגנה מכנית נאותה כדי לשמור על היושר. בעבודה זו, אזור החישה המכיל את ארבעת ראשי FBG המוטבע בתוך מבנה הסליל הוא ארוז עם polyetheretherketone (הצצה) ושאר סיבים מוגנים על ידי טפלון – זה מומחש באיור 3C.</li>
	<li>לעצב את האריזה בצורה של צינור הקפילר עגול צר כך סיבי חישה ניתן לנתב דרך ובכך מוגן על ידי נימי. הערה: מידות נימי ומאפיינים תרמיים חשובים במיוחד כאשר האריזה של האזור המכיל את ראשי חישה FBG הוא מודאג. בדרך כלל רצוי להבטיח עובי קיר צר יחסית וחומר שימוש שאינו מוליך חשמלית, אך מספק רמה סבירה של מוליכות תרמית. הקוטר החיצוני של נימי ההצצה המשמשים בעבודה זו היה 0.8 מ"מ ועובי הקיר שלה הוא 0.1 מ"מ.</li>
	<li>הכינו את נימי ההצצה על-ידי גזירה של האורך הנאות של אבובים הצצה מסחרית (אורך מבנה סליל היעד עם כמה סנטימטרים נוספים כדי לאפשר החדרת סיבים וטפלון הכנה משותפת קפילר). הערה: המכשור האתרו של מערך FBG דורש התקנת האריזה הראשונה שנוספה לאחר מכן עם סיבי חישה. יש לנקוט בטיפול כדי להבטיח פתחים חלקים ומנוקים.</li>
	<li>קח את המדידות הזהירות של מערך FBG ואת נימי ההצצה כדי לזהות במדויק את מיקומי החישה במשטח החיצוני של נימי ההצצה. זה מאפשר מיצוב של ראש חישה FBG במיקומים היעד בתוך הסליל מבחן מכונית.</li>
	<li>הכינו את נימי טפלון על ידי חיתוך אורך הולם של צינורות טפלון מסחריים כדי להבטיח כי סעיף סיבים מחוץ הגיאומטריה סליל הבדיקה מוגן והכיל. הערה: חומר האריזה החיצוני של מערך המערך שאינו רגיש צריך להיות בעל קשיחות מספקת כדי לספק הגנה מכנית נאותה, אך גם להיות גמיש כדי לאפשר חיבור מעשי לחוקר; הוא רצוי גם עבור החומר הזה להיות החיסונית של EMI ביישום זה. טפלון נמצא כדי לספק ביצועים משביע רצון במחקר זה אולם חומרים חלופיים ניתן להחיל.</li>
	<li>הכן את אורך צינור הכיווץ המתאים כדי להפוך את המפרק בין ההצצה לנימים טפלון.</li>
</ol>4. כיול תרמי חופשי
<ol><li>כיול את חיישן מערך FBG הארוז על-ידי הוספתו לתוך התא התרמי כדי לחלץ את הטמפרטורה הדיסקרטית שלו מול נקודות אורך הגל. הערה: רצוי אזור החישה מעוצב כדי להתאים את זה של מבנה סליל היעד כדי לספק כיול תחת רמות המתח דומה לאלה כאשר החבילה מוטבע בתוך סליל הבדיקה.</li>
	<li>חבר את הסיב האופטי המגורר לחוקר והפעל את רוטינת תוכנת החוקר המוגדרת מראש.</li>
	<li>הגדר את התנור התרמי לפעול ברצף של נקודות מדינה קבועות באופן תרמי-מדובר במגוון רחב של הסביבה עד 170 ° c ובצעדים של כל 10 מעלות בעבודה זו. צור טבלה מאורכי הגל המשתקף הנמדד של כל FBG בודד במערך עבור כל טמפרטורה קבועה המדומה בתא. הערה: יש להתיר זמן מספיק במהלך בדיקות כיול לשיווי משקל תרמי שניתן להגיע אליו בכל נקודה תרמית מדינה קבועה.</li>
	<li>השתמש הקליט אורך הגל לעומת מדידות טמפרטורה ב 10 מעלות צלזיוס כדי לקבוע את הטמפרטורה האופטימלית של שינוי אורך הגל התאמה עקומות ומקדמים שלהם עבור כל FBG. איור 4 וטבלה 1 הצג את מדידות הנתונים של הכיול המוקלט ואת עקומת ההתאמה המחושבת, בהתאמה. הערה: הקשר בין שינוי אורך הגל לבין וריאציה הטמפרטורה של ראשי FBG במערך מנותח על ידי רגרסיה ריבועית פולינומיאלית בעבודה זו, כפי שנמצאה כדי לספק את האפיון האופטימלי. מניתוח זה, מקדמי הרגרסיה הפולינומי הפולינומיאלית מחושבים11.</li>
	<li>הקלט את המקדמים המחושבים בהגדרה הרלוונטית של תוכנת החוקר כדי לאפשר מדידות טמפרטורה מקוונת ממערך FBG.</li>
</ol>5. מבחן סליל לבנות מכשור FBG
<ol><li>ראשית לבנות ולכלי מכשיר הסליל הפצע אקראי.<ol>
<li>עיצוב הסליל מתפתל כדי להתאים את המכשיר המתקן. הערה: הגיאומטריה הבוסלילים מיועדת להתאים את הגיאומטריה הרצויה של הסליל ולהבטיח כי הפצע הרצוי סליל מידות. הסליל נועד להיות בקלות פורק כך כדי להקל על הסרה ישירה של סליל הפצע מבלי לפגוע בבידוד שלה.</li>
		<li>מניחים את גלגל האמייל הנבחר חוט נחושת במכשיר מושך ומשוך את חוט הנחושת דרך הגלילים והמתח בקר. הערה: מחלקה F אמייל חוט נחושת משמש בעבודה זו.</li>
		<li>הגדר את התקן המתקן את מונה המספרים לאפס.</li>
		<li>הגדר את הינדר לפעול במהירות נמוכה ולשלוט במתח החוט הרצוי.</li>
		<li>. הרוח החצי של הסליל מסתובבת</li>
		<li>התאימו את נימי ההצצה המוכנים במרכז הסליל באמצעות קלטת Kapton. הערה: יש לנקוט בטיפול כדי לוודא שהאינדקסים בנימי ההצצה ממוקמים במקומות היעד.</li>
		<li>. רוח שאר הסליל מסתובב</li>
		<li>להסיר את הסליל מן המכונה להוציא ולפרק כדי לשחרר את סליל הפצע מוטבע עם נימי הצצה.</li>
		<li>מניחים את הסליל. בתוך מסגרת האוטו הערה: מערכת בידוד סליל מכונית (בידוד חריץ פרוסות חריץ) חייב להיות מותקן כראוי עם הסליל.</li>
		<li>הכינו מסופי סליל וחברו אותם למסופים מוטורי.</li>
		<li>לקה את האוטו בציפוי מתפתל ובמקום בתנור בטמפרטורה מתאימה (150 ° c) כדי לרפא.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מכשור מערך FBG:<ol>
<li>ראשית חברו את מערך FBG לחוקר; הפעל את תוכנת החוקר כדי לפקח על ה-FBG משתקף אורך הגל בעת התקנת.</li>
		<li>משוך את הסיב דרך צינור מוכן מתכווץ.</li>
		<li>הכנס בזהירות את הסיבים (אזור החישה) לתוך הקפילר עד שפתחי הקצה של הנימים וההצצה נמצאים במגע.</li>
		<li>הזז את צינור הכיווץ כדי לכסות את קצות נימים ולחמם אותו כראוי עד להשגת ההתאמה הרצויה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. בכיול והערכה באתרו
<ol><li>אמת את הכיול התרמי שהושג בשלב 4 לאחר embedment ונכון במידת הצורך. הבדיקה מאפשרת גם להעריך את ביצועי המערך FBG במצב תרמי סטטי מבוקר.</li>
	<li>מניחים את האוטו מוטבע עם מערך תרמי FBG בתנור תרמי. הערה: ניתן להשתמש בחיישן תרמי קונבנציונלי למטרות השוואת ביצועים. כאן זוגות תרמותרמיים המותקנים על משטח סליל מכונית משמשים.</li>
	<li>חזור על שלבים 4.3 ו-4.4.</li>
	<li>חזור על שלב 4.5 כולל הטמפרטורה הנמדדת על-ידי ראשי FBG בהתבסס על התאמה מכויל בשלב 4.</li>
	<li>הערך והשווה את מדידות טמפרטורת המערך של FBG עם טמפרטורת ההפניה. אם שגיאת המדידה גבוהה, ניתן להשתמש במדידה המוקלטת בשלב 6.4 כדי לעדכן את הכיול.</li>
	<li>הוציא את האוטו מהתנור התרמי; הוא מוכן לבדיקה.</li>
</ol>7. בדיקות
<ol><li>בצע בדיקת תנאי תרמי סטטי.<ol>
<li>חבר את האופנוע לספק הכוח הDC.</li>
		<li>חבר את מערך FBG לחוקר; הצג והקלט את מדידות הטמפרטורה של FBG.</li>
		<li>שלוט בספק כוח ה-DC כדי להזריק את הרכב עם זרם DC. הערה: הרמה הנוכחית של DC שנבחרה חייבת להבטיח שעליית ה-T בסליל של נקודות חמות פנימיות היא פחות מטמפרטורת הבידוד המותרת; זה מאפשר בדיקות שאינן הרסניות על סליל אב טיפוס.</li>
		<li>הפסק את מדידות ההקלטה כאשר מגיעים לאיזון התרמי של סליל האופנועים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בצע בדיקת מצב תרמי לא אחיד.<ol>
<li>הרוח סליל חיצוני המכיל 20 פונה סביב מקטע שנבחרו סליל מבחן.</li>
		<li>חבר את הסליל החיצוני לספק כוח DC נפרד.</li>
		<li>להמריץ את הרכב עם זרם DC מוחל 7.1.3.</li>
		<li>התחל להקליט מדידות תרמיות לאחר הגעת האיזון התרמי.</li>
		<li>להמריץ את הסליל החיצוני עם זרם DC לספק תנאים תרמיים שאינם אחידים על ידי אספקת עירור תרמי מקומי על סליל הבדיקה.</li>
		<li>הפסק את מדידות ההקלטה לאחר ההגעה לשיווי משקל תרמי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Stone, G. C., Boulter, E. A., Culbert, I., Dhirani, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+insulation+for+rotating+machines-design%2C+evaluation%2C+aging%2C+testing%2C+and+repair-Book+Review%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electrical+Insulation+Magazine%22%5BJournal%5D)">Electrical insulation for rotating machines-design, evaluation, aging, testing, and repair-Book Review.</a> IEEE Electrical Insulation Magazine. 20 (3), 65-65 (2004).</li>
<li>Mohammed, A., Djurović, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stator+Winding+Internal+Thermal+Monitoring+and+Analysis+Using+In+Situ+FBG+Sensing+Technology%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Energy+Conversion%22%5BJournal%5D)">Stator Winding Internal Thermal Monitoring and Analysis Using In Situ FBG Sensing Technology.</a> IEEE Transactions on Energy Conversion. 33 (3), 1508-1518 (2018).</li>
<li>Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Online+thermal+monitoring+models+for+induction+machines%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Energy+Conversion%22%5BJournal%5D)">Online thermal monitoring models for induction machines.</a> IEEE Transactions on Energy Conversion. 30 (4), 1279-1287 (2015).</li>
<li>Mohammed, A., Djurović, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FBG+array+sensor+use+for+distributed+internal+thermal+monitoring+in+low+voltage+random+wound+coils%5BTitle%5D)+AND+%222017+6th+Mediterranean+Conference+on+Embedded+Computing+%28MECO%29%22%5BJournal%5D)">FBG array sensor use for distributed internal thermal monitoring in low voltage random wound coils.</a> 2017 6th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO). , Bar, Montenegro. 1-4 (2017).</li>
<li>Rao, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-fibre+Bragg+grating+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">In-fibre Bragg grating sensors.</a> Measurement Science and Technology. 8 (4), 355(1997).</li>
<li>Mohammed, A., Djurović, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+distributed+embedded+thermal+monitoring+in+electric+coils+based+on+FBG+sensor+multiplexing%5BTitle%5D)+AND+%22Microprocessors+and+Microsystems%22%5BJournal%5D)">A study of distributed embedded thermal monitoring in electric coils based on FBG sensor multiplexing.</a> Microprocessors and Microsystems. 62, 102-109 (2018).</li>
<li>Lu, P., Men, L., Chen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolving+cross+sensitivity+of+fiber+Bragg+gratings+with+different+polymeric+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Resolving cross sensitivity of fiber Bragg gratings with different polymeric coatings.</a> Applied Physics Letters. 92 (17), 171112(2008).</li>
<li>Mohammed, A., Djurović, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FBG+Thermal+Sensing+Features+for+Hot+Spot+Monitoring+in+Random+Wound+Electric+Machine+Coils%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sensors+Journal%22%5BJournal%5D)">FBG Thermal Sensing Features for Hot Spot Monitoring in Random Wound Electric Machine Coils.</a> IEEE Sensors Journal. 17 (10), 3058-3067 (2017).</li>
<li>IEEE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IEEE+standard+test+procedure+for+thermal+evaluation+of+systems+of+insulating+materials+for+random-wound+AC+electric+machinery%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Std+117-2015%22%5BJournal%5D)">IEEE standard test procedure for thermal evaluation of systems of insulating materials for random-wound AC electric machinery.</a> IEEE Std 117-2015. , Revision of IEEE Std 117-1974 1-34 (2016).</li>
<li>IEC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotating+electrical+machines+-+Part+1%3A+Rating+and+performance%5BTitle%5D)+AND+%22IEC%22%5BJournal%5D)">Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance.</a> IEC. , IEC 60034-1 (2010).</li>
<li>Mohammed, A., Djurović, S., Smith, A. C., Tshiloz, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FBG+sensing+for+hot+spot+thermal+monitoring+in+electric+machinery+random+wound+components%5BTitle%5D)+AND+%222016+XXII+International+Conference+on+Electrical+Machines+%28ICEM%29%22%5BJournal%5D)">FBG sensing for hot spot thermal monitoring in electric machinery random wound components.</a> 2016 XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM). , Lausanne. 2266-2272 (2016).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

הנייר הוכיח את ההליך הנדרש כדי לעצב, לכייל ולבדוק באתרו חיישנים תרמיים FBG בסלילים הפצע נמוך. חיישנים אלה מציעים מספר יתרונות ביישומי חישה באתרו בתוך מבני הטבעת הנוכחית של הפצע: הם החיסון המלא של EMI, הם גמישים ויכולים להתאים לגיאומטריה הרצויה שרירותית כדי לספק מיקומים שרירותיים הרצוי חישה המטרה בדיוק גבוה, והוא יכול לספק מספר רב של נקודות חישה בחיישן יחיד. בעוד חישה תרמית בתוך סלילי הפצע ניתן להשיג עם טכניקות ניטור תרמי קונבנציונאלי העסקת השני או גלאי טמפרטורה התנגדות, היישום של FBGs מוצג כדי לספק מספר יתרונות פונקציונליים אטרקטיבי.
האריזה המתאימה של חיישן מערך FBG היא המפתח ניצול יעיל שלה. חשוב כי בודדים חישת ראשי או את אזור החישה כולו של סיבים להיות ארוזים כראוי כדי להבטיח בידוד של ראשי FBG מתוך עירור מכני בנימים נוקשה אך גמיש מוליך תרמי. רצוי כי נימי להיות מעוצב של חומר מוליך לא חשמלית כמו זה מבטיח ביצועים אופטימליים בסביבה עשיר EMI מאפיין של סלילי נשיאה הנוכחי.
הטיפול צריך להילקח במהלך התהליך של אריזת התקנה קפילר לתוך הסליל כדי למקם במדויק את מקטעי החבילה במיקומים חישה המקביל שלהם. זה גם חיוני כדי לייעל את הגיאומטריה נימי במקרה מצבים תרמיים דינמי מאוד יש לצפות.
זה חיוני כדי להבטיח אפיון מדויק של הסליל מוטבע חיישן. הדבר הטוב ביותר נעשה על-ידי ביצוע כיול חיישן ארוז חינם לפני ההתקנה שלה בתוך הגיאומטריה סליל הפצע. בעוד רמה גבוהה של הגנה מפני עירור מכני מסופק על ידי אריזה באתרו, תהליך ההתקנה יכול לגרום משמרת גל עקב רגישות המתח. אם בוצע בקפידה זה יכול להיות זניח; עם זאת, זה אימון טוב עבור זה להיות והבחינה בבדיקות כיול באתרו היכן שניתן.
יישום זה של FBGs בתוך סלילי הפצע הוא חדש יחסית ופותח מספר הזדמנויות עבור עיצוב משופר, ניצול, ניטור ואבחון בריאות של מכונות חשמל. עבודה נוספת נחוצה כדי להפחית את העלות של אלה ולהפוך אותם אופציה קיימא בקנה מידה גדול של יישום במכונות חשמל.

סלילי הפצע אקראית הם מרכיב עיצוב מפתח של מכשירים חשמליים ביותר במערכות התעשייה המודרנית, משמשים בדרך כלל מכונות חשמל מתח נמוך. המכשול העיקרי כדי לשפר את השימוש של סלילי הפצע ביישומים אלה הוא רגישות שלהם בשירות מתח אלקטרו תרמי. עומסים תרמיים הם הרלוונטיים במיוחד בהקשר זה כמו אלה יכולים לגרום בידוד סליל בידוד מערכת התמוטטות בסופו של דבר כישלון הכולל1; זה יכול לנבוע עקב הרמות הנוכחיות סליל מוגזם, או גורמים אחרים כגון תקלה בחשמל סליל או תקלה במערכת קירור, שם נקודות חמות מקומי מושרה במבנה סליל המוביל להתמוטטות בידוד. הפעלת פעיל בניטור תרמי מופץ באתרו של המבנה הפנימי של סליל בשירות מאפשר פיתוח של ניצול משופר של שגרות תחזוקה מבוססת תנאי; זה יאפשר הבנה מתקדמת וזיהוי של מצבי הפעולה של סלילים ואת כל תהליך השפלה, ולכן מצב מבוסס פעולה מתקנת כדי לשמור על מצב הפעולה ולמנוע או להאט נזק נוסף2,3.
השיטה המוצגת מיועדת לאפשר ניטור באתרו של מבנה סליל חשמלי מוטבע תנאים תרמיים באמצעות התערבות גמישה אלקטרומגנטית החיסונית (EMI) סיבים בראג מגורר חיישנים תרמיים אופטיים. השיטה מציעה מספר יתרונות פונקציונליים על פני טכניקות מעקב תרמית קיימות בשימוש בסלילים חשמליים: אלה כמעט תמיד להסתמך על השימוש של זוג תרמי (TCs) או חיישני טמפרטורה התנגדות (RTDs) כי הם לא החיסון EMI; הם עשויים מחומרים מוליכי חשמל; והם בדרך כלל מגושם באופן סביר ולכן לא מתאים באופן אידיאלי ליישומי חישה בתוך המבנה של סלילים חשמליים הפצע. השימוש החזקים וגמיש סיבים אופטיים fbg חיישן תרמי מספק מספר שיפורים ניכרים במובן זה, לא בלבד בשל החסינות EMI באופן משמעותי, אך גם גודלו הקטן, יכולת ריבוב והגמישות שלה, אשר מאפשר להם להיות מוטבע ולהתאים לארכיטקטורה שרירותית סליל הפצע כדי להשיג חישה תרמית עם דיוק מדויקבמיקומיםמבניים ה תכונות אלה מושכות במיוחד ביישומי מחשב חשמלי (EM), שבו מגבלות תרמיות המכשיר מוגדרות על ידי מצבים התרמית סליל חשמלי והם רלוונטיים במיוחד לאור הצמיחה הצפויה צפוי בשימוש EM עם התפשטות של תחבורה חשמלית.
מסמך זה מציג את המתודולוגיה של הפעלת מבנה של מתח נמוך ובעל פצע אקראי עם חיישני FBG תרמיים כדי לאפשר ניטור מקוון של נקודות חמות פנימיות. פרוטוקול מפורט של בחירת חיישן FBG, עיצוב, אריזה, מיכשור, כיול ושימוש מדווחים. זה מוצג על מערכת מתקן. של מכונית מסוג IEEE הנייר מדווח גם על המתקבלים מדידות תרמית באתרו תחת סטטי ולא אחיד מצב הפעולה תרמית של סליל מבחן נבדק.
FBGs נוצרות על ידי תהליך ' פומפיה ' הליבה סיבים אופטיים כדי ליצור דפוסים האורך תקופתי (המכונה בדרך כלל ראשי חישה ביישומי חישה FBG); כאשר סיבים המכילים FBGs חשופים לאור אולטרה סגול כל הראש הקיים FBG יגרום מדד השבירה שלה להיות מאופנן מדי פעם5. הראש חישה משתקף אורכי גל יושפעו התנאים תרמית ומכנית כי סיבים חשופים, ובכך לאפשר את הסיבים מגורר להיות מיושם כחיישן תרמי או מכני בהנחה תכנון ויישום נאותה.
טכנולוגיית FBG אטרקטיבית במיוחד ליישומי חישה מבוזרים: היא מאפשרת להגורר סיבים אופטיים בודדים כדי להכיל ראשי חישה מרובים של FBG, כאשר כל ראש מקודד באורך-גל ברור ומתפקד כנקודת חישה מובחנת. סוג זה של התקן חישה מבוסס FBG נקרא חיישן מערך FBG6 ומושג ההפעלה שלו מומחש באיור 1. אור פס רחב משמש להלהיב את המערך וכתוצאה מכך משתקף אורכי גל מכל אחד מראשי FBG הכלול; כאן, כל ראש משקף אורך גל מוגדר (כלומר, בראג אורך הגל) המתאים לעיצוב הסורג והוא תלוי גם בתנאים התרמיים והמכניים השוררים בראש (כלומר, חישה) מיקום. התקן חוקר נדרש כדי לאפשר עירור סיבי מערך עם האור ואת הבדיקה של הספקטרום המשתקף עבור אורכי גל בראג ברורים המכילים מידע על תנאים תרמית ו/או מכני מקומי.
היבט חשוב במיוחד של היישום חיישן תרמי FBG הוא הקלה של אפקטים תרמו מכני הצלב כדי להשיג קרוב ככל האפשר באופן בלעדי קריאות תרמיות7. FBG התכונה הטבועה של רגישות מכנית תרמו-מכני דורש עיצוב קפדני של חיישני FBG מכוון תרמי רק או מכני רק לחישה יישומים. איפה חישה תרמית הוא מודאג שיטה יעילה של הקלה FBG רגישות מכנית עירור היא לבודד את הראש חישה עם נימי אריזות עשוי חומר מתאים ליישום נתון; ב הסליל מוטבע ביישום חישה תרמית נבדק בעבודה זו לא רק מפחית את בעיות הרגישות הצולבת, אלא גם משמש כדי להגן על מבנה סיבי חישה שביר מן התחתון הרסנית הלחץ מכני8.
איור 2A מראה את הפצע אקראי מבחן סליל חשמלי המשמש כרכב הדגמה בנייר זה. הסליל מתוכנן על פי תקני IEEE9 להליכי הערכה תרמית של מערכת הבידוד של סלילי הפצעים האקראיים; מערכת הבדיקה המתקבלת המוצג באיור 2B מכונה מערכת מוטורי והיא מייצגת את מערכת הבידוד שלה במכונת חשמל במתח נמוך. במקרה של המחקר המוצג, הרכב יהיה אינסטרומנטציה עם חיישן מערך FBG תרמית המורכב מארבע נקודות חישה תרמית, כדי לחקות את טיפוסי התרמי חישה תרמית נקודות העניין ביישומי מחשב מעשיים, כי נוטים להיות מותאמים לקצה סליל הסלילה ואת החריץ מקטעים. לצורך כיול והערכת ביצועים, הרכב המוטבע FBG יהיה מתרגש מאוד באמצעות תא תרמי מסחרי וספק כוח DC.

<table><tbody><tr><td>Cletop-S</td><td>Fujikura</td><td>14110601</td><td>מנקה מחברים אופטיים מסחריים</td></tr><tr><td>חוט נחושת AWG24</td><td>RS</td><td>357-744</td><td>חוט נחושת מבודד מסחרי</td></tr><tr><td>ספק כוח DC</td><td>TTi</td><td>CPX400SP</td><td>ספק כוח מסחרי 420W DC</td></tr><tr><td>חיישני FBG</td><td>ATGratings</td><td>NA</td><td>מערך FBG מיוצר מסחרית לעיצוב</td></tr><tr><td>צינורות לכווץ חום</td><td>RS</td><td>700-4532</td><td>צינורות לכווץ חום 3 מ"מ קוטר שרוול x 10 מ'</td></tr><tr><td>סרט מיסוך קפטון</td><td>RS</td><td>436-2762</td><td>סרט מיסוך כתום Tesa 51408</td></tr><tr><td>צינורות PEEK</td><td>פוליפלון</td><td>4901000060</td><td>צינורות הצצה מסחריים</td></tr><tr><td>SmartScan04</td><td>Smartfibres בריטניה</td><td>S-Scan-04-F-60-U-UK</td><td>מערכת חוקר מסחרית</td></tr><tr><td>תנור תרמי</td><td>Lenton</td><td>WHT6/30</td><td>תנור תרמי מסחרי</td></tr><tr><td>מכונת מתפתל</td><td>RS</td><td>244-2636</td><td>מכונת מתפתל מסחרית</td></tr></tbody></table>

עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות fbg חיישן ריבוב

Design, Instrumentation and Usage Protocols for Distributed In Situ Thermal Hot Spots Monitoring in Electric Coils using FBG Sensor Multiplexing

סלילי הפצעים האקראיים הם מרכיב מבצעי מרכזי של רוב המכשירים החשמליים במערכות תעשייתיות מודרניות, כולל מכונות חשמליות במתח נמוך. אחד בקבוק הצווארי הנוכחי הגדול בניצול משופר של מכשירי חשמל הוא רגישות גבוהה של מרכיבי הפצע שלהם לחץ תרמי בשירות. היישום של שיטות החישה התרמי קונבנציונאלי (למשל, התרמוזוגות, גלאי טמפרטורה התנגדות) עבור ניטור מצב תרמי של סלילי הפצע הנוכחי אקראי יכול להטיל מגבלות מבצעיות ניכרת בשל גודל החיישן, EMI רגישות וקיום חומר מוליך חשמלית בבניה. מגבלה נוספת משמעותית קיימת ביישומי חישה מבוזרים והיא נגרמת על ידי מה הוא לעתים קרובות אורך ניכר ונפח של חיווט החיישן הקונבנציונלי מוביל.
נייר זה מדווח על העיצוב של מערכת החישה סיב אופטי FBG מיועד לאפשר בזמן אמת במצב תרמי פנימי מופץ בתוך סלילי הפצע אקראי. ההליך של מכשור הסליל האקראי של הפצע עם מערכת חישה FBG מדווח במחקר מקרה על נציג הפצע תקן IEEE של המקרים הללו משתמשים במכשירי חשמל. העבודה דיווחו גם מציג ודנה היבטים מעשיים וטכניים חשובים של היישום ויישום מערכת חישה fbg, כולל העיצוב הגיאומטריה של מערך fbg, הראש חישה אריזות סיבים, ההתקנה מערך חיישן ו הליכי כיול ושימוש במערכת חקירה מסחרית להשגת מדידות תרמיות. בסופו של דבר, the באתרו של FBG חישה מערכת ביצועים תרמית ניטור תרמי מוצג בתנאים סטטיים סטטי ודינמי.

איור 5 מציג את הטמפרטורות הנמדדות בחיישן המערך במבחן התרמי סטטי. ארבע הטמפרטורה הפנימית קריאות, נלקח על ידי ראשי FBG מערך בהתאמה במיקומים סליל המקביל, הם נצפו להיות דומה באופן כללי כצפוי לתנאים בחן בדיקה; יש וריאציה קלה בין המדידה היחידה שדווחה של פחות כי ≈ 1.5 ° צ' בין טמפרטורות הנקודה הגבוהה בממוצע שנצפו של ≈ 75.5 ° c.
איור 6 מדווח על מדידות חיישן המערך המתקבלות בבדיקת המצב התרמי שאינו אחיד. אלה מוצגים הראשון עבור התקופה שבה אין עירור על הסליל החיצוני (first ≈ 75 s) המציין רמות תרמיות מאוד מוערכת, כפי שצפוי. הסליל החיצוני הוא נרגש וכתוצאה מכך עוד עירור תרמי מקומי: התוצאה היא שינוי ברור במדידות הנצפה, עם נקודת חישה בסמיכות הקרובה הסליל החיצוני (כלומר, FBG4) מדידת הרמה התרמית הגבוהה ביותר (≈ 128.6 ° c) וזה הרחוק ביותר (≈ 117.6 ° c); חיישני הטמפרטורה של FBG הממוקמים בין ביניים אלה לבין רמות הטמפרטורה דומה באופן הדוק (≈ 122.7 ו≈ 121.6 ° c). הקריאות שנצפו מתייחסות באופן ברור לחלוקת ראש חישה בודדת בגיאומטריה סליל הבדיקה הנבדק. יתר על כן, התוצאות בבירור להדגים את היכולת הפונקציונלית של סליל מוטבע חיישן מערך עבור ניטור וזיהוי של התפלגות נקודה חמה תרמית מופץ פנימי בסלילים הפצע אקראי.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig1.jpg"> איור 1. מושג ההפעלה של חיישן מערך FBG. איור זה השתנה מפרסום קודם4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig2.jpg"> איור 2. . מתקן לייצור מכונית (א) סליל חשמלילפצע; ראה תקני IEEE9. (ב) הורכב ומלא מוכן תקן IEEE. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig3.jpg"> איור 3. FBG חיישן תרמי עיצוב מערך. (A) אורך סיבימערךfbg, (ב) fbg מיקומים בראש במבנה המערך, (ג) fbg עיצוב אריזות מערך. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig4.jpg"> איור 4. חיישן המערך הארוז FBG מאפייני כיול ראשי. המאפיינים נגזרים מהנתונים שהושגו במבחני הכיול התרמי במערך ללא תשלום. איור זה השתנה מפרסום קודם4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig5.jpg"> איור 5. מדידות תרמית מערך FBG שהתקבלו בבדיקת מצב תרמי של מצב קבוע. מדידות תרמית הראש הבודדות שדווחו על-ידי חיישן המערך FBG מוצגות עם תצוגת מדידה של מצב יציב של מידע כניסה. איור זה השתנה מפרסום קודם4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59923/59923fig6.jpg"> איור 6. מדידות תרמיות בבדיקת מצב תרמי לא אחיד. איור זה שונה מפרסום קודם4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59923/59923fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td colspan="2">יירט</td>
			<td colspan="2">B1</td>
			<td colspan="2">B2</td>
			<td>סטטיסטיקה</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>ערך</td>
			<td>שגיאה סטנדרטית</td>
			<td>ערך</td>
			<td>שגיאה סטנדרטית</td>
			<td>ערך</td>
			<td>שגיאה סטנדרטית</td>
			<td>(ת') כיכר ר</td>
		</tr>
<tr>
<td>FBG1</td>
			<td>1555.771</td>
			<td>0.0137</td>
			<td>0.00855</td>
			<td>2.85 e-04</td>
			<td>1.50 e-05</td>
			<td>1.34 e-06</td>
			<td>0.99978</td>
		</tr>
<tr>
<td>FBG2</td>
			<td>1547.669</td>
			<td>0.0112</td>
			<td>0.00851</td>
			<td>2.34 e-04</td>
			<td>1.41 e-05</td>
			<td>1.10 e-06</td>
			<td>0.99985</td>
		</tr>
<tr>
<td>FBG3</td>
			<td>1539.852</td>
			<td>0.0101</td>
			<td>0.00871</td>
			<td>2.11 e-04</td>
			<td>1.30 e-05</td>
			<td>9.90 e-07</td>
			<td>0.99988</td>
		</tr>
<tr>
<td>FBG4</td>
			<td>1531.768</td>
			<td>0.0131</td>
			<td>0.00808</td>
			<td>2.72 e-04</td>
			<td>1.67 e-05</td>
			<td>1.28 e-06</td>
			<td>0.9998</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: פרמטרים של עקומת התאמה פולינומיאלית מחושבת. הפרמטרים המחושבים שגיאה סטנדרטית ותיקון ראש בודד coefficientsare כלולים; יניאריות טוב ומקדם גורם מקדמי עודף של 0.999 נצפתה עבור ארבעת ראשי FBG נבדק. טבלה זו שונתה מפרסום קודם של4.

נייר זה מציג פרוטוקול המאפשר מכשור של סלילים חשמליים אקראיים עם סיבי בראג (FBG) חיישנים תרמיים לצורך ניטור מצב מבוזר של נקודות חמות תרמית פנימי.

עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות FBG חיישן ריבוב

Random wound coils are a key operational element of most electric apparatus in modern industrial systems, including low voltage electric machines. One of ...

ניטור נקודות חמות תרמיות בתוך סלילים חשמליים הוא קריטי באזור מוליך החשמל מכיוון שהוא מאפשר הבנה טובה בהרבה של בריאות המכשיר, אורך החיים הנותר והקרבה למגבלות התכנון. הטכניקה המוטורית מאפשרת ניטור ממונע של נקודות חמות תרמיות בתוך מבנה סליל חשמלי המבוסס על יישום של חיסון אלקטרומגנטי מרובה עוצמה על ידי חישה סיבים אופטיים. ביצועי החישה המתקדמים של FPG המתוארים בסרטון זה הם ייחודיים ואינם יכולים להיות דומות מאוד ליישום של חיישנים קונבנציונליים כגון זוגות תרמיים פעילים או יישום של טכניקות הערכה תרמית מבוססות התנגדות.חיישני FBG מגיבים מטבעם לגירוי תרמי ומכאני והם שבירים. לפיכך, היישום שלהם עבור חישה תרמית קרובה עם מבני סליל חשמלי דורש הליך מיוחד מוסבר בפרוטוקול זה. תחילה זהה את תכנון החיישן ואת המפרטים בהתבסס על מבנה סליל היעד שלך ועל תכונות מערכת החקירה.סליל הבדיקה המוצג כאן הוא מנוע IEEE Class H סטנדרטי האופייני לסלילים של מכונות חשמליות. בעת תכנון מסך חישה להבטיח כי סיבי חישה אופטיים נשאר פעיל בסביבות תרמיות ומכאניות אופייני של יישומי חישת סליל הפצע. שימוש בסיבים הסטנדרטיים של פוליאמיד במצב יחיד שאינם רגישים לכיפוף מבטיח שהחיישן מסוגל לפעול בטמפרטורות העולות על 200 מעלות צלזיוס וכי יש לו את המאפיינים המכניים המאפשרים לו להיות כפוף להתאים לגיאומטריית סליל הרצויה.ביישום זה, ארבע נקודות חישה תרמית יותקנו בארבעה מיקומי מרכז חתך סליל בדיקה. מיקומי חישה בודדים מזוהים על סמך תקני הניטור התרמי הסמוי שלהם עבור מכונות חשמליות. המרחק בין ראשי החישה מבוסס על הגיאומטריה של הסליל ועל מיקומי החישה הבוחרים.לאחר מכן, ציין ראשי FBG בודדים להיות חמישה מילימטרים אורך מדורג עם אורכי גל שונים במים במרחב ברוחב פס מ 1529 כדי 1560 ננומטר כדי להתאים את דירוג החוקר המסחרי בשימוש ולמנוע הפרעות אורכי גל שהוזזו. כאן אורך הסיב הכולל מצוין 1.5 מטר. ה-1.2 מטרים הראשונים נארזים בטפלון ומאפשרים חיבור למכשיר החוקר החיצוני.האורך הנוסף של 3 מטרים מכיל את ארבעת ראשי חישה לא ארוזים. מוצג בסרטון זה הוא חיישן המערך שצוין, אשר יוצר מסחרית. תחילה, הסר את מכסה המגן ממחבר FC/APC פראי.לאחר מכן נקה את פני קצה המחבר על-ידי ניגובו בעדינות באמצעות מנקה מחברים אופטי. לאחר מכן ודא כי keyway מיושר כראוי ולחבר את מחבר בדיקה FBG ניקה למחבר ערוץ החוקר. הפעל את החוקר והפעל את תוכנת התצורה.בכרטיסיית הגדרת המכשיר, שים לב לספקטרום אורך הגל המוחזר מגשושית מערך FBG. יש לצפות בארבע פסגות בספקטרום הערוצים הקשורים. בתוכנה, הגדר את תדר הדגימה ל- 10 הרץ והגדר גבולות ספקטרום בין FBG כדי למנוע הפרעות מדידה.לאחר מכן, בהגדרת המדידה, תן שם לראשי FBG כ- FBG-1, FBG-2, FBG-3 ו- FBG-4. בחר את אורכי הגל כסוג של כמות שתוצג באופן גרפי בשלב זה. כראוי לארוז את אזור חישה שבו ראשי FBG מוטבעים בסיבי המערך באמצעות נימי להציץ.פעולה זו תגן על סיבי הזכוכית ותבטיח כי ראש החישה מבודד מפני העירור המכאני ותניב חיישן תגובה תרמי בלעדי. חותכים אורך נאות של צינורות הצצה מסחרית לאורך מבנה סליל היעד עם כמה סנטימטרים נוספים כדי לאפשר החדרת סיבים כדי לכסות את טפלון להציץ מפרק נימי. לאחר מכן, יש לבצע מדידות זהירות של מערך ה-FBG והצצה נימי כדי לזהות במדויק מיקומי חישה על המשטח החיצוני של נימי הציצה.זה מאפשר מיקום של ראשי חישה FBG במקומות היעד בתוך סליל מבחן המנוע. לאחר מכן, הכינו צינור כיווץ בגודל מתאים לשימוש מאוחר יותר. הכנס את אזור חישת הסיבים לתוך נימי הצצה ושמור על חיבור הצצה וטפלון באמצעות סרט קפטון.כייל את חיישן מערך ה- FBG הארוז על-ידי החדרתו לתא התרמי כדי לחלץ את הטמפרטורה הדיסקרטית שלו לעומת נקודות אורך גל. אזור החישה של מערך FBG נוצר בהתבסס על הגיאומטריה של הסליל. לאחר מכן, חבר את הסיב האופטי המדורג לחוקר והשיק את שגרת התוכנה החוקרת שהוגדרה מראש.להפעיל את התנור ברצף של נקודות מצב יציב תרמי, ליצור טבלה מן אורכי הגל רפלקטיבי נמדד של כל FBG בודדים במערך. לכל טמפרטורה קבועה, לחקות אותו בתא. לאחר מכן, השתמש באורך הגל המוזז המתועד לעומת מדידות הטמפרטורה כדי לקבוע את עקומות ההזזה האופטימליות של אורך הגל בטמפרטורה ואת מקדמיהן עבור כל FBG.הזן את המקדמים המחושבים בהגדרות הרלוונטיות של תוכנת החוקר כדי לאפשר מדידות טמפרטורה מקוונות ממערך FBG. ראשית, לבנות מכשיר סליל הפצע אקראי מוטורית. כדי להשיג זאת, הגדר את סליל חוט הנחושת הנבחר Class H enameled במכשיר הרוח וחצי מהסליל מסתובב במהירות נמוכה.לאחר מכן, להתאים את נימי הצצה מוכן במרכז סליל באמצעות סרט קפטון. לאחר מיקום נכון, רוח שאר סליל פונה. מניחים את סליל סיים לתוך מסגרת המנוע.לאחר מכן, לקשור את סליל המנועים ואת פיתלים. עם מערך FBG מחובר לחוקר, בזהירות להכניס את סיבי אזור חישה לתוך נימי הצצה עד פתחי הסוף של טפלון נימים להציץ נמצאים במגע. להזיז את צינור להתכווץ כדי לכסות את הקצוות נימי כראוי ראש זה עד התאמה הרצויה מושגת.כדי להתחיל בבדיקה הסטטית, חבר את המנוע לספק כוח DC וחבר את ספק הכוח DC כדי להזריק את המנוע עם זרם DC. שיא מדידות עד שיווי המשקל התרמי סליל המנוע הוא הגיע. לאחר מכן, בצע בדיקת מצב תרמית לא אחידה.לבדיקה זו, תחילה יש לסובב את סליל החוץ המכיל 20 סיבובים סביב מקטע סליל בדיקה שנבחר. כאשר סליל חיצוני מחובר לספק כוח DC נפרד, להמריץ את המנוע עם אותו זרם DC המשמש בבדיקה הסטטית. לאחר שיווי המשקל התרמי הוא הגיע, להתחיל להקליט מדידות תרמיות.לבסוף, להמריץ את סליל חיצוני עם זרם DC כדי לספק מצב תרמי לא אחיד על ידי אספקת העירור התרמי מקומי על סליל הבדיקה. הפסק את מדידות ההקלטה לאחר שיווי המשקל התרמי. במהלך בדיקה תרמית סטטית מייצגת זו, ארבע קריאות הטמפרטורה הפנימיות נלקחו על ידי ראשי FBG מערך בהתאמה במקומות סליל המקביל שלהם.הקריאות דומות מאוד עם שונות קלה בין המדידות הבודדות המתועדות של פחות מ -1.5 מעלות צלזיוס. לאחר סליל 20 סיבוב חיצוני היה נרגש, לחקות מצב סליל לא אחיד בתוך מבנה סליל, שינוי ברור נצפתה במדידות תרמיות עם חלוקה מחדש של הטמפרטורה הפנימית סליל. נקודת הגישה והקרבה הקרובה ביותר לסליל החיצוני, FBG4, נמדדו ברמה התרמית הגבוהה ביותר ונקודת חישה הרחוקה ביותר, FBG 2, נמדדה ברמה הנמוכה ביותר.הקריאות שנצפו מתייחסות בבירור לשינויים בהתפלגות ראש החישה האישית, הגיאומטריה של סליל הבדיקה שנבדק. זה מדגים את היכולת הפונקציונלית של חיישן המערך משובץ הסלילים מניטור וזיהוי הפצות נקודה חמה תרמית בסלילי פצעים אקראיים. בסרטון זה הדגמנו כיצד סיב אופטי יחיד המשתמש בטכנולוגיית FBG יכול לאפשר מדידות מבוזרות של נקודות חמות תרמיות בתוך המבנה של סליל חשמלי.השגת זה יהיה מאתגר מאוד באמצעות חיישנים קונבנציונליים. כדי להבטיח מדידות מדויקות, יש לדאוג במיוחד עם האריזה, ההתקנה, הליכי הכיול. אלה נחוצים כדי למתן את הרגישות הצולבת של FBG מכני תרמי, להגן על הסיבים, ומאפשר קריאות תרמיות אמינות להילקח.הטכניקה המדווחת מספקת הזדמנויות חדשות לפיתוח יישומי ניטור תרמי ייעודיים ביישומים להמרת אנרגיה שבהם חיישנים קונבנציונליים מאותגרים.

design-instrumentation-usage-protocols-for-distributed-situ-thermal

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

חידוש פני השטח היא שיטה מיקרומטאורולוגית המשמשת יותר ויותר לקביעת שטפי אנרגיה, אך המורכבות הטכנית שלה הופכת אותה לבלתי נגישה לקהל רחב. אנו מתארים את השלבים הדרושים להקמה וכיול של תחנת שדה לחידוש פני השטח, לרכישה ועיבוד נתונים ולפירוש נכון של התוצאות.

חידוש פני השטח: שיטה מתקדם Micrometeorological למדידה ועיבוד שדה בקנה מידת אנרגיה שטף נתוני צפיפות

כאן, אנו מציגים שלושה פרוטוקולים למדידות תרמיות במכשירים מיקרופלואידיים.

טכניקות מדידת תרמית במכשירי microfluidic אנליטי

אנו מדגימים שימוש בחיישן מופץ סיבים אופטיים למיפוי שדה הטמפרטורה של ערבוב מטוסי אוויר. חיישן הפיזור מבוסס ריילי מייצר אלף נקודות נתונים לאורך סיב בודד לספק רזולוציה מרחבית חריגה היא בלתי ניתן להשגה עם חיישנים מסורתיים כגון צמדים.

חיישני סיבים אופטיים מבוזרת עבור מיפוי שדה הטמפרטורה גבוהה ברזולוציה

טכניקה ניצול אורכי גל של nm 1150, 1412 כדי למדוד את הטמפרטורה של המים המקיפים של אינדוקציה המחוממת קטן מגנטי כדור מוצג.

בטכניקת מדידת טמפרטורה אינפרא אדום המקיפים של אינדוקציה המחוממת קטן מגנטי כדור מים

כתב יד זה מתאר שיטות שמטרתה מדידת מקדמי העברה מקומית נקודתית חום הולכת חום בתוך זרם צינור בודד או שני שלבים. גם מוצגת שיטה אופטי פשוטה כדי לקבוע את האורך ואת את מהירות התפשטות של בועת אוויר מוארך (טיילור) נע במהירות קבועה.

מדידות של העברת החום הולכת חום מקומי מיידי בתוך צינור - יחיד, דו-שלבית זרימה

פרוטוקול ליצירת חיישן הזחה ליניארי בטווח מלא, המשלב בין שני גלאים בראג ' עם קנה מידה מגנטי, מוצג.

מדידת הזחה אקראית על-ידי שילוב סולם מגנטי ושני בראג בלגים

פרוטוקול זה מתאר כיצד להתקין מצלמת אינפרא-אדום בכבשן מסוע, לבצע תיקון לקוח של מצלמת IR מכוילת במפעל ולהעריך את התפלגות טמפרטורת פני השטח המרחבית של אובייקט מעניין. האובייקטים לדוגמה הם תאים סולאריים סיליקון תעשייתי.

במדידת טמפרטורת פני השטח של סיטו בכבשן מסוע באמצעות תרמוגרפיה אינפרא-אדום מוטבעת

פרוטוקול לחקר רקמות ביולוגיות ברזולוציה מרחבית גבוהה באמצעות מיקרוסקופ תהודה מגנטית שדה גבוה במיוחד (MRM) באמצעות קוסמים מוצג. הוראות שלב אחר שלב מסופקות לאפיון המיקרו-קוסים. לבסוף, אופטימיזציה של הדמיה מדגימה על שורשי צמחים.

כיול ביצועים מיקרוקול MRM ושימוש הפגינו על שורשי truncatula Medicago ב 22 T

מאמר זה מציג מחקר השוואתי על ההתנהגות התרמית והיעילות האנרגטית של גוף חימום בתוך דוד עמוד זיקוק, המופעל על ידי זרם חילופין (AC) וזרם ישר (DC), ומעריך את ביצועיו מתוצאות סטטיסטיות כגון טמפרטורה מינימלית ומקסימלית, ממוצע נתוני התרמים ומקדם השונות.

השוואה בין התנהגות תרמית ויעילות אנרגטית בין חימום חשמלי AC ל-DC בעמודת זיקוק באמצעות ניתוח תרמוגרפיה אינפרא-אדום

ההליך ליישום חיישן שביר לתדרי terahertz מבוססים על גיאומטרית מוליך גל חורצת מקבילת צלחת מתואר כאן. השיטה מניבה מדידה של מקדם השבירה של נפח קטן של נוזל דרך ניטור של השינוי בתדר התהודה של מבנה מוליך...

חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

למדו פרוטוקול להתקנת חיישני FBG בסלילים חשמליים לניטור נקודות חום תרמיות מקומיות. שיטה זו משפרת את מעקב מצב המכשירים ומדידות הטמפרטורה בסביבות בעלות טמפרטורה גבוהה.

עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות FBG חיישן ריבוב

גלה סרטונים נוספים