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MISURA
approfondimenti
Aprile 2015
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Automazione e Strumentazione
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Una soluzione di monitoraggio distribuito della
temperatura come il rilevamento di perdite e
incendi non è facile da mettere in pratica con
i sensori di temperatura convenzionali che
rilevano la temperatura esattamente solo dove
vengono posizionati. Per simili situazioni,
Yokogawa ha sviluppato il sensore a temperatura
distribuita in fibra ottica DTSX, applicabile alle
varie esigenze di monitoraggio.
Caratteristiche del DTSX
Il DTSX può misurare rapidamente una
distribuzione di temperatura continua in un
ampio intervallo di distanze o una temperatura di
un singolo punto. Per esempio, si può misurare
una temperatura media in un punto ogni metro
di lunghezza di un cavo di sensori in fibra
ottica, consentendo così il controllo affidabile
della distribuzione della temperatura. La luce
incidente immessa nella fibra ottica, si diffonde
al suo interno; lo spettro della luce diffusa è
visualizzato in
υ
figura 1
.
Secondo il meccanismo di scattering, la
luce dif-
fusa
può essere classificata in tre tipi: Rayleigh,
in cui la frequenza è uguale a quella della luce
incidente, Brillouin, con uno shift di frequenza
di circa 10-13 GHz e Raman con uno shift di
frequenza di circa 10-13 THz. Il DTSX200 usa
la dipendenza dalla temperatura dell’intensità
di luce retrodiffusa di
Raman
per eseguire la
misura.
Campionando l’intensità della luce retrodiffusa
nella banda di Raman e il tempo che ci mette
ad essere rilevata si riesce a ricavare il profilo
di temperatura in funzione dello spazio percorso
lungo la fibra.
La lunghezza d’onda di emissione del diodo laser
(LD) che genera l’impulso di luce, cambiain
funzione della temperatura, per questo occorre
un controllo con un dispositivo Peltier al fine di
mantenerla costante. Nel DTSX, il LD può essere
controllato anche se la temperatura ambiente
varia in maniera significativa, poichè gli elementi
influenzati dalla temperatura sono stati montati
nel modo più compatto possibile.
Nei siti di estrazione di petrolio e gas possono
verificarsi
esplosioni o fuoriuscite di gas
cor-
rosivi. A prova di esplosione, la DTSX200 ha
un’opzione che limita l’energia elettrica nei punti
di collegamento dei circuiti elettronici. Per la resi-
stenza alla corrosione, le parti sono state selezio-
nate utilizzando prove opportune. Le lenti ottiche
disponibili commercialmente sono state valutate
per 60 giorni in alta temperatura e alta umidità
in un’atmosfera contenente idrogeno solforato
(acido solfidrico), che equivale ad una prova di
υ
Figura 1 - Spettro della luce di scattering in una fibra ottica
Misura distribuita di temperatura
con sensore a fibra ottica
Massimiliano Veronesi
Negli ultimi anni, le esigenze in materia di sicurezza (rilevamento di incendi e perdite) e
nuove tecniche di diagnosi sono diventate sempre più diversificate e necessarie. Tuttavia,
per quanto riguarda il monitoraggio della temperatura è difficile soddisfare queste
esigenze con sensori esistenti, quali termocoppie e termoresistenze (RTD). I sensori di
temperatura distribuiti a fibra ottica di Yokogawa (DTS) possono, contemporaneamente
e in modo continuo e affidabile, monitorare tutte le temperature lungo i cavi in fibra
ottica opportunamente installati. Yokogawa DTSX è in grado di operare nei luoghi con
condizioni ambientali difficili derivanti, per esempio, dai siti di estrazione di petrolio e
gas, e funzionare con alimentazione limitata quali le batterie solari.
UNA SOLUZIONE DI MONITORAGGIO DISTRIBUITO CON SENSORE DI TEMPERATURA A FIBRA OTTICA
L’ AUTORE
M. Veronesi, Product Manager
Process Control and Safety
Systems - Yokogawa