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Faseroptische Sensoren

Einführung zum Thema Temperaturmessung mit LWL-Optik

Lichtwellenleiter sind im Wesentlichen Lichtleiter. Mit der Bezeichnung LWL-Thermometer werden Geräte für die Messung höherer Temperaturen bezeichnet, die sie mittels Infrarotstrahlung messen.

Ziele mit niedrigeren Temperaturen von etwa -100 °C bis 400 °C können gemessen werden, indem verschiedene auf Temperaturstrahlung reagierende Komponenten im Sensor, wie z. B. Phosphor, Halbleiter oder Flüssigkristalle über die LWL-Verbindung aktiviert werden. Dies ermöglicht den Einsatz unter ungünstigen Umgebungsbedingungen und bei größeren Entfernungen.
Temperaturmessung mit LWL-Optik

Weitere Informationen über LWL-Optik

Die Vorteile der LWL-Optik für Temperaturmessungen

LWL bieten sowohl in der Kommunikationstechnik als auch bei der Temperaturmessung prinzipbedingte Vorteile für die Messung in einer industriellen/rauen Umgebung:
  1. Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Interferenzen (EMI) aus großen Motoren, Transformatoren, Schweißgeräten und ähnlichen Geräten
  2. Unempfindlichkeit gegenüber HF-Einstrahlung (RFI) aufgrund von drahtloser Kommunikation und Blitzschlag
  3. Installation in schwer zugänglichen oder schlecht einsehbaren Bereichen
  4. Zielgerichtete Messung kleiner oder genauer Stellen
  5. Keine Übertragung elektrischer Ströme (ideal für explosionsgefährdete Umgebungen)
  6. Glasfaserkabel können in vorhandenen Durchführungen und Kabelkanälen verlegt oder auf Trägern, Rohrleitungen oder Durchführungen befestigt werden (zwecks Erweiterung oder Nachrüstung problemlos installierbar)
  7. Bestimmte Kabel widerstehen Umgebungstemperaturen von mehr als 300 °C – höher beim Luft- oder Wasserspülen

Temperaturmessgeräte für LWL-Optik

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Überwachungssystem Überwachungssysteme
Die kontaktlosen thermischen Überwachungssysteme mit Infrarot stellen einen einzigartigen technologischen Ansatz zur Überwachung und Kontrolle von Prozesstemperaturen dar. Diese Geräte vereinen Sichtlinien bzw. LWL mit fortschrittlicher elektronischer Technologie in einem System, das die Infrarotstrahlung (in Abhängigkeit von der Temperatur) in Echtzeit und ohne physischen Kontakt mit dem Zielmaterial fortlaufend überwacht. Das Ergebnis ist ein überaus zuverlässiges System mit herausragender Genauigkeit und Wiederholbarkeit – und zwar bei hoher Ansprechgeschwindigkeit.
Hochgeschwindigkeits-Temperaturfühler Hochgeschwindigkeits-Temperaturfühler
Die LWL-Infrarot-Transmitter der OS4000 Serie für industrielle Anwendungen messen Temperaturbereiche zwischen 200 und 1600 ºC und werden mit drei Standard-Sichtfeldern und Glasfaserkabeln in drei Längen angeboten. Zu den Standardmerkmalen dieser Serie gehören unter anderem ein einstellbarer Emissionsfaktor, ein linearer Analogausgang, Hi- und Lo-Alarme mit Spannungsausgang, RS232-Schnittstelle und ein integrierter Laser zum Ausrichten. Über die Windows-basierte Software kann der Anwender die Ansprechzeit, die Haltefunktion für Spitzenwerte, Alarmsollwerte und die Datenaufzeichnung einrichten. Das Gerät ist platzsparend mit einem Außendurchmesser von 2,5" und einer Länge von 6". Eine Montagehalterung und zwei Montagemuttern sind im Lieferumfang enthalten.
Zweifarb-LWL Zweifarb-LWL
Die OMEGA iR2™ Serie setzt den neuen Standard für anspruchsvolle und schwierige Hochtemperatur-Messungen (300 bis 3000 °C). Sie eignet sich ideal für Mess- und Regelapplikationen in Bereichen wie Metall-, Glas- oder Halbleiterproduktion. Mit einer Ansprechzeit von 10 ms und einer Genauigkeit von 0,2 % des Endwerts ist das System ausgesprochen schnell und genau.
Handheld-LWL Tragbares LWL
Das HHTFO-101 steht für eine beeindruckende Vielseitigkeit. Durch dieses einkanalige Instrument, das zwecks maximaler Mobilität des Bedieners batteriebetrieben ist, können Sie sich frei zwischen verschiedenen Bereichen bewegen, um Temperaturen an unterschiedlichen kritischen Messpunkten zu messen. Das HHTFO-101 ist ein nützliches Überwachungswerkzeug für ein breites Spektrum an energie-, industrie- und forschungsbezogenen Anwendungen, etwa für die Überwachung von heißen Stellen in Umspannanlagen während der Fertigung und Erwärmungsläufen. Es kann darüber hinaus in einer Reihe von Hochspannungs- sowie MW/HF-Heizanwendungen verwendet werden.

Häufig gestellte Fragen

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LWL-Anwendungen

LWL-Thermometer haben sich zur Temperaturmessung bei der Metallerzeugung und Herstellung von Glas sowie bei den anfangs durchzuführenden Warmumformprozessen für solche Materialien als überaus praktisch erwiesen. Die Temperaturmessung bei Brennerflammen und Brennerrohren sowie kritischen Turbinenbereichen sind typische Anwendungsgebiete in der Stromerzeugung. Walzstraßen in stahl- und anderen metallverarbeitenden Werken bedeuten ebenfalls eine raue Umgebung, die für Lichtwellenleiter kein Problem darstellt.

Zu den typischen Anwendungen gehören etwa Öfen aller Art, z. B. Sinteröfen und Zementdrehöfen. Automatisierte Schweiß-, Löt- sowie Glühanlagen erzeugen häufig große elektrische Felder, die eine Störung konventioneller Sensoren bewirken können.

Bei der Hochtemperaturverarbeitung in der Zement-, Feuerfest- und Chemieindustrie wird nicht selten auf eine Temperaturmessung mit LWL-Optik zurückgegriffen. Aber auch bei den in der Kunststoffverarbeitung, Papierherstellung und Lebensmittelverarbeitung zur Anwendung kommenden Verfahren mit etwas geringeren Temperaturen wird diese Technologie verstärkt eingesetzt. Lichtwellenleiter werden ebenfalls für Fusions- und Sputterprozesse sowie die Kristallzüchtung in der Halbleiterindustrie verwendet.

Abgesehen von der direkten Gewinnung von Strahlungsenergie bzw. der Zweifarben-Methode können Lichtleitfasern so dotiert werden, dass sie direkt als Strahler an heißen Punkten dienen, sodass die Lichtwellenleiter sowohl als Sensor als auch als Medium fungieren. Westinghouse hat einen solchen Ansatz zur Überwachung der verteilten Temperatur in kerntechnischen Anlagen entwickelt. Eine ähnliche Verfahrenweise kann zur Branderkennung bei Turbinen der Triebwerke eingesetzt werden. Es wurde eine interne, die heißen Stellen wiedergebende Elektronik eingebettet, um die heißen Bereiche zu ermitteln.

Ein aktiviertes Temperaturmesssystem beinhaltet einen Sensorkopf mit einem an der Spitze des Lichtwellenleiters angebrachten Leuchtstoff. Über eine gepulste Lichtquelle von der Instrumenteneinheit werden die Phosphorteilchen erregt, damit diese leuchten. Die Rate, mit der die Lumineszenz abklingt, ist von der Temperatur abhängig. Diese Methoden sind für nicht glühende, aber heiße Oberflächen mit einer Temperatur unter ca. 400 ° C gut geeignet.