基于光纖光柵的流量傳感技術(shù)研究.pdf

1、流量計量在現(xiàn)今的國民生活和生產(chǎn)中至關(guān)重要。傳統(tǒng)的機(jī)械式和電子式流量測量儀表分別存在著自動化程度不高、易受電磁干擾等問題,難以用于惡劣環(huán)境中流體的測量。而在實際的流量計量中,檢測環(huán)境不定,且所要測量的流體介質(zhì)大都比較復(fù)雜,因此需要探究新方法、新思路來應(yīng)用于流量測量系統(tǒng),以拓展其用范圍。光纖光柵作為一種新型傳感元件,具有本質(zhì)安全、耐腐蝕的特性,將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于流量檢測系統(tǒng)中,為流量計量領(lǐng)域帶來新的生機(jī)。
　　本文在對現(xiàn)有流量測

2、量技術(shù)及光纖光柵傳感技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,提出一種將傳統(tǒng)渦街流量測量方式與光纖光柵傳感技術(shù)相結(jié)合的流量測量方法。論文首先對光纖光柵渦街流量傳感系統(tǒng)的傳感原理進(jìn)行闡述,并通過Fluent流體仿真軟件對渦街流量傳感器的內(nèi)部流場進(jìn)行了模擬與分析,從而得到了渦街在內(nèi)部流場的傳輸信息,并得到了渦街后受力點壓力隨時間的變化曲線,將該數(shù)據(jù)信息通過Matlab處理即可得到渦街頻率信息。然后對光纖光柵渦街流量傳感系統(tǒng)的各個關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計和制作,包括渦街發(fā)

3、生體、懸臂梁、光纖光柵等。最后在風(fēng)洞實驗室利用氣體流體對制作的光纖光柵渦街流量傳感系統(tǒng)進(jìn)行了測試和標(biāo)定,并通過光纖光柵解調(diào)儀檢測到FBG的波長隨時間的變化曲線,通過數(shù)據(jù)處理得到風(fēng)速與渦街頻率的對應(yīng)關(guān)系曲線。將實驗監(jiān)測頻率與參考頻率值進(jìn)行對比,二者吻合得很好,并且風(fēng)速與監(jiān)測頻率對應(yīng)的關(guān)系曲線呈現(xiàn)良好的線性特征。結(jié)果表明,所研制出的光纖光柵渦街流量傳感器可以對0~20m/s內(nèi)的風(fēng)速進(jìn)行準(zhǔn)確響應(yīng),且有較高的靈敏度。
　　該光纖光柵渦街流