安装光纤探针和流动细胞有害的过程gydF4y2Ba

导波(描述)制造和销售大量的光纤电缆,探针和流动细胞,设计用于在过程环境中,常常涉及爆炸性或可燃性固体,气体和液体。当使用非相干源,部署这些设备,所有实用目的,本质安全。gydF4y2Ba

然而,有两个标准可以适用于这类设备的部署。这些都是国际标准IEC 60079 - 28“爆炸性的大气层——28一部分保护设备和系统使用光学辐射”2020欧洲杯下注官网gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba和ANSI / ISA 12.27.01-2003”要求电力系统之间密封过程和易燃或可燃液体过程”gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在这篇文章中,它将显示在正常操作条件下,每个导波的场gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba,O-SSTgydF4y2Ba^4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba和多用途流细胞gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba这两个标准的满足所有的需求。gydF4y2Ba

用来测量过程流体的光谱特性,导波gydF4y2Ba光纤耦合探针和流动细胞gydF4y2Ba通常使用光谱仪或光度计。分析这些光谱特性允许流测试下的化学或物理性质待定。gydF4y2Ba

这些测量通常进行在线实时使用SST样式插入探针直接放置到一个反应堆或工艺管道,转移过程通过循环流动细胞。gydF4y2Ba

湿地区的调查或细胞密切接触样品,和光束传输通过样本。的外部部分调查暴露在它周围环境的过程,这也可以归类为危险。在正常情况下,光束与外部环境直接接触,除了在休息的情况下纤维(即一个错误)。gydF4y2Ba

它必须先声明,探测器和纤维本身不包含电气危害,因此在本质上是安全的。只有在被连接到一个分析器,光线可以进入纤维和可以传播到探针小费。结果,如果有害身体认证(UL、ATEX IECEx, CSA,等等)是必要的,它必须与分析仪进行。gydF4y2Ba

导波的探测与导波的近红外(NIR)光度计的使用(去年ClearView db)和光谱仪(型号412,412年实验室和NIR-O),除了仪器制造。一般来说,这些第三方分析傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)。gydF4y2Ba

所有这些分析程序使用非相干源,例如卤钨灯泡,黑体热辐射的操作的原则。光从源灯一般成像通过光纤的末端,它传播的调查。gydF4y2Ba

然后发送一个平行光束通过样本调查,注射回纤维。这返回辐射分析仪,它是最终检测。gydF4y2Ba

光栅光谱仪的光可以是分散在进入纤维(pre-dispersed)或返回后从探针(post-dispersed)。pre-dispersed案例中描述的模型中(如412年),单色光被发送到样品。这种情况下不会在本文中分析了post-dispersed情况相比是微不足道的,白色的(也称为宽带)光发送到样品(如描述的NIR-O光谱仪)这将在下面讨论。gydF4y2Ba

对于FT-NIR光谱仪,光线编码使用一个干涉仪。这也可以,或post-encoded。在大多数情况下,英国《金融时报》光谱仪pre-encoded来减少杂散光干扰。然而,在这两种情况下宽带辐射被发送到调查。pre-encoded案例将会讨论,因为它是最常见的。gydF4y2Ba

光度计的也在post-dispersed配置在大多数情况下,与白光被发出。光度计的将不会在以下讨论不是以上两种情况明显不同。gydF4y2Ba

首先,IEC标准将检查,其次是ISA标准。gydF4y2Ba

IEC 60079 - 28gydF4y2Ba

IEC 60079 - 28标准主要是为激光能够提供重要的能源开发的光纤电缆。下面的讨论将是有限的不连贯的来源,即卤钨灯。这些操作在黑色或灰色的原则——身体热辐射,是由著名的普朗克方程gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

主要的潜在危险,是光源可能提供足够的能量点燃易燃固体,液体,气体,颗粒或液滴。光从一个非相干源注入一缕光缆不具有足够的能量来电离任何目标。gydF4y2Ba

因此,唯一可能的机制是通过热加热吸收的辐射与梁的危险材料或任何其他材料。gydF4y2Ba

某些材料宽带吸收欧洲杯足球竞彩器和能吸收所有波长收到表面。其他材料具有欧洲杯足球竞彩选择性吸收乐队和广泛的地区可怕地透明。gydF4y2Ba

在这些计算,前者。应该注意的是,光从光纤电缆迅速发散,因此能量密度显著降低电缆的距离。gydF4y2Ba

在大多数情况下,光纤用于光谱过程有一个数值孔径0.22(附加说明)。这意味着光发散的锥角25°,因此任何风险随着距离的增加迅速降低gydF4y2Ba^7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

被分类为每个标准的本质安全,调查或流细胞光能量密度必须低于5 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba的交互与样品或危险的介质。gydF4y2Ba

探测器和流动细胞,样品是由两个窗户之间的流动,通常由蓝宝石。之间的窗户,有一个区域的平行光束传输的样本,而部分或全部的光可以被样品吸收。gydF4y2Ba

描述:探针和流动细胞,平行区域直径约5毫米。在点光出口第一蓝宝石窗口,功率密度必须低于5 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba要求。gydF4y2Ba

在下面,光源将被认为是第一个。源用于大多数FT-NIR光谱仪以及描述的光谱仪,是白炽灯的灯丝用钨做的。这丝通常保持在温度接近2800°K。gydF4y2Ba

然而,最糟糕的情况下,灯的操作接近3683°K的绝对最大,钨的熔点gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba将考虑在接下来的计算。热功率密度的源可以由斯蒂芬玻尔兹曼定律gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

RgydF4y2Ba_egydF4y2Ba=εσTgydF4y2Ba^4gydF4y2Ba

在RgydF4y2Ba_egydF4y2Ba是W / m的辐射出射度gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,发射率ε,σ是斯蒂芬玻尔兹曼常数(5.67 x 10gydF4y2Ba^8gydF4y2BaW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ K4)gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba°K, T是源温度。在钨中,发射率最高为0.45gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

因此,在3683°K来源的情况下,RgydF4y2Ba_egydF4y2Ba= 4.69 W /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。光辉(L)可以从辐射出射度计算,定义了电力单位面积单位立体角或球面度。gydF4y2Ba

L = RgydF4y2Ba_egydF4y2Ba/πgydF4y2Ba

因此源辐射L = 1.49 W /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ sr。这是最常见的来源FT-NIR和光栅光谱仪。gydF4y2Ba

计算将采取两条路径,描述每个仪器的情况下。在干涉仪Pre-encoded FT-NIRs失去一半的光。gydF4y2Ba

此外,源光学将减弱反射和透射光束的结果输了,然而这些值是未知的,取决于仪器的光学几何。gydF4y2Ba

最坏的光辉为英国《金融时报》可以由LgydF4y2Ba_{英国《金融时报》gydF4y2Ba}= 0.76 W /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ sr。描述:NIR-O光谱仪,源光学设计而闻名。光束通过长时间通滤波器的效率在80%左右,穿过八(8)其他光学表面,每个都有96%的效率。gydF4y2Ba

这意味着源由0.8 * 0.96减毒gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba= 0.58。从这个光栅仪器辐射可以由LgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba= 0.86 W /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ sr。gydF4y2Ba

进入光纤的光线可以由etendu纤维。etendu通常称为·Ω产品,是纤维的横截面积,Ω的验收立体角纤维。对于纤维的面积,两例可以被描述。gydF4y2Ba

通常,FT-NIR光谱仪采用直径600μm纤维。描述:然而使用500μm直径的纤维。这两种纤维的附加0.22可以用来定义验收立体角。附加说明的正弦半锥角θ。然后定义的立体角方程:gydF4y2Ba

Ω= 2πr (1 - cos(θ))gydF4y2Ba

考虑一个单位圆,可由r = 1。使用一个标准的三角恒等式以及附加的定义,这个方程是:gydF4y2Ba

Ω= 2π(1 -(1 -√(1 -附加说明gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba))gydF4y2Ba

对纤维,Ω= 0.154老因此,对于这两种纤维的选择,etendu·ΩgydF4y2Ba_{600年gydF4y2Ba}= 0.044毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba老·和·ΩgydF4y2Ba_{500年gydF4y2Ba}= .030毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba·sr。gydF4y2Ba

总功率,PgydF4y2Ba_tgydF4y2Ba可以计算,进入纤维产品的光辉和etendu纤维如下:gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_tFTgydF4y2BaL =gydF4y2Ba_{英国《金融时报》gydF4y2Ba}·A·ΩgydF4y2Ba_{600年gydF4y2Ba}= 32.5兆瓦gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_tggydF4y2BaL =gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba·A·ΩgydF4y2Ba_{500年gydF4y2Ba}= 26.1兆瓦gydF4y2Ba

还有最后一个回调,必须应用。熔融石英纤维强变弱辐射超过2300海里,可> 1000 dB /公里衰减90%以上为10米纤维。将假定FT-NIR传输之间的所有光可见波长。gydF4y2Ba

集成来自紫外线的普朗克方程为3683°K 2200海里源提供的值只有87.5%的总能量,PgydF4y2Ba_tFTgydF4y2Ba= 28.4兆瓦。相同的长波长切断也将适用于光栅光谱仪,但如前所述,在梁长通滤波器。gydF4y2Ba

这个过滤器移除所有辐射低于950海里。因此,积分可以被认为只是950至2200海里,这是大约48.5%的可用的光。由此,在光纤光栅光谱仪是PgydF4y2Ba_tggydF4y2Ba= 12.7兆瓦。gydF4y2Ba

如果假设纤维无损探测,通过样品光束的能量密度可以计算。风场探测和流动细胞,光束直径约5毫米,从功率密度(单位面积上的权力)gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba_{击球gydF4y2Ba}(3683°K) = 28.4 mW / 19.6毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba= 1.45 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba_pggydF4y2Ba(3683°K) = 12.7 mW / 19.6毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba= 0.66 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

前所述,本质安全功率密度是5 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。显然,这里的情况下考虑满足规范原有样品的接口,即使对于这最坏情况的场景。gydF4y2Ba

一个更现实的黑体温度为2800°K被使用,值是gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba_{击球gydF4y2Ba}(2800°K) = 0.43 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba_pggydF4y2Ba(2800°K) = 0.28 mW /毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

这表明,在这两种情况下,在这个现实的温度,值是一个数量级低于安全价值。gydF4y2Ba

IEC标准的另一个考虑是纤维的总功率必须低于35 mW,以防有休息的纤维。再次考虑最坏的情况下,纤维的总光功率PgydF4y2Ba_tFTgydF4y2Ba= 28.4 mW和PgydF4y2Ba_tggydF4y2Ba= 12.7 mW,两者都是远低于35 mW要求。2800°K灯,这些值分别降至9.4兆瓦和5.4 mW。gydF4y2Ba

由此可以得出结论,gydF4y2Ba描述海温探针和流动的细胞gydF4y2Ba满足IEC 60079 - 28固有的安全标准(op)操作时使用pre-encoded FT-NIR光谱仪或描述的post-dispersed NIR-O光谱仪,即使在两个故障的情况下,灯过电压倦怠和破碎的纤维或失败的管道。gydF4y2Ba

ANSI / ISA 12.27.01-2003过程之间的密封要求电力系统和易燃或可燃液体过程gydF4y2Ba

ISA 12.27.01-2003本质上要求之间存在二次密封的主要过程密封和任何管道连接探头。这个密封的目的是防止迁移过程流体管道系统的主密封失败的事件。gydF4y2Ba

描述:探针和流动细胞,主密封位于蓝宝石窗口。这封可以一个o形环,或黄金合金钎,放在窗口,不锈钢探针之间的身体。gydF4y2Ba

的SST探针和O-SST探测光纤探针通过SMA连接器退出。这些连接器密封探测器的身体,使用o型环或粘合剂。对探针的设计,这种密封机制已经测试> 3 x探测器的压力等级。因此,密封方法限定为二次密封在ISA标准。gydF4y2Ba

流的结构细胞略有不同。在这种情况下,主密封o形环的是一套双蓝宝石窗口。然后windows本身是一个镜头。每个透镜架都有o型环,能够提供一个密封镜头支架和细胞之间的身体除了一个o形环镜头本身。gydF4y2Ba

正是这种组合使二次密封。这个密封测试也证明> 3 x细胞的压力等级。gydF4y2Ba

因此描述的SST探针和O-SST调查以及描述的多用途流细胞符合ANSI / ISA双密封要求。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

1. “爆炸性的大气层——28一部分保护设备和系统使用光学辐射”,国际电工委员会60079 - 282020欧洲杯下注官网日第1版,2006 - 08年。gydF4y2Ba
2. “要求过程电气系统之间的密封和易燃或可燃液体过程”,美国国家标准协会/仪表,自动化系统和社会,12.27.01-2003,批准2 2003年2月。gydF4y2Ba
3. “单面传播(SST)过程调查”,导波Inc .)产品文学,1005-15-04。gydF4y2Ba
4. “o形环单面传输(O-SST)探测器”,导波Inc .)产品文学,1009-12-11。gydF4y2Ba
5. “多功能流程单元”,导波Inc .)产品文学,1019-13-01。gydF4y2Ba
6. 韩礼德,d . r . Resnick、物理、约翰·威利& Sons Inc .) 1968年,47章。gydF4y2Ba
7. 导波的光纤电缆,导波Inc .)产品文学,1006-12-09。gydF4y2Ba
8. 化学和物理手册,r . c . Weast Ed, CRC新闻波卡拉顿,FL, 67。, p。B-40, f - 188。gydF4y2Ba
9. 美国物理学会手册,d . e .灰色,艾德,麦格劳-希尔图书有限公司纽约,3日Ed,六年级- 212。gydF4y2Ba

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