I dag finnes sensorer overalt – blant annet i kjøleskap, mobiltelefoner, elektriske sykler, biler og hus. Felles for alle disse applikasjonene er at sensorene må kunne gi riktige målinger selv om de blir utsatt for svingende temperatur, trykk, vibrasjoner, fuktighet og andre eksterne påvirkninger. Feiler de vil enheten de er montert i, for eksempel bilen, slutte å fungere og i verste fall føre til farlige hendelser.
Noen sensoranvendelser er mer krevende enn andre. Dette kan være applikasjoner der sensoren og/eller sensorsystemet blir utsatt for svært krevende omgivelser som ekstrem temperatur, høyt trykk, fuktighet, kjemikalier, vibrasjoner, høy akselerasjon - ofte er det en kombinasjon av disse ytre påkjenningene. Dette kan være både over korte og lengre tidsperioder. For eksempel kan sensorsystemer for bruk i industrien være utsatt for støv, vibrasjoner og høy temperatur fra forskjellige prosesser som brukes i produksjon og forming av metall. Andre krevende miljøer for sensorer vi har jobbet med er:
- Geotermisk
- Rørledninger
- Prosessindustri
- Metallproduksjon og forming av metall
- Boring av brønner
- Stress- og lastmålinger på store og mindre strukturer
- Fjellsikring
- Jernbane
- Havvind
- Kraftnettet
- Olje & gass
Robuste sensorer med lang levetid
Forståelsen av hvordan forskjellige sensortyper reagerer på disse krevende omgivelsene og hvordan de kan pakkes inn for å gjøre korrekte målinger under slike omstendigheter, er helt essensielt. Da er det for eksempel mulig å gjøre en temperaturmåling i senteret av en smelteovn, i bunnen av en geotermisk brønn eller i en oljebrønn gjennom hele brønnens levetid.
De krevende omgivelsene akselererer aldringen til sensorene og sensorsystemene. De fysiske påkjenningene kan ha korttidseffekter og/eller langtidseffekter og disse kan igjen være helt forskjellige. Forståelsen av disse kortidseffektene og aldringsprosessene er avgjørende for å kunne lage robuste sensorer og sensorsystemer som har lang levetid. For eksempel vil en sensor eller et sensorsystem feile momentant dersom det brukes i omgivelser med temperatur over smeltepunktet til loddetinnet som holder komponentene på plass. Og selv om man er under smeltepunktet vil det være aldringsprosesser ved høye temperaturer som gjør at sensoren feiler etter kort tid.
Kjennskap til disse prosessene som skjer på kort tid og over lengre tid er viktige for å omgå eller eliminere de.
Ekstra krevende sensormålinger
Noen applikasjoner er så krevende at det ikke er mulig å plassere en sensor eller et sensorsystem i målepunktet. Da ser vi på mulighetene for å trekke deler av sensorsystemet vekk fra målepunktet eller gjøre en måling ved å plassere sensoren et stykke unna de krevende omgivelsene.
I slike applikasjoner er det nødvendig å kjenne til hvordan applikasjonen er bygget opp og hvordan vi kan avlede en måling. Her kreves det en grunnleggende fysisk forståelse av målesystemet. Ofte må vi gjøre simuleringer innen multifysikk for å kunne få en god forståelse av sensormålingen.
Ta gjerne kontakt med oss i SINTEF om du trenger hjelp til bruk av sensorer i krevende omgivelser.
