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1、第37卷第3期黑龙江水专学报Vol.37,No.32010年9月JournalofHeilongjiangHydraulicEngineeringSep.,2010文章编号:10009833(2010)03010003基于光纤光栅的多参量流体测量系统张少先,吕国辉(黑龙江大学电子工程学院,哈尔滨150080)摘要:提出了一种以光纤光栅传感器为核心单元的多参量流体测量系统,通过不同结构封装实现应用光纤光栅对流体的温度、压力和流量3个重要参量的测量,这几个不同参量的光纤光栅传感器通过串联组网接入到
2、高速光纤光栅解调系统,实现动态高精度测量。实验标定表明传感器具有良好的线性和重复性,测量系统的分辨率和精度完全满足流体参量测试的要求,在水利和化工领域的流体在线监测中具有重要的应用价值。关键词:光纤光栅;传感器;多参量流体:测量系统中图分类号:TP212.9文献标识码:AMultiparameterFluidMeasuringSystemBasedonFiberBraggeGratingZHANGShaoxian,LUGuohui(CollegeofElectronicEngineering,Heil
3、ongjiangUniversity,Harbin150080,China)Abstract:InthispaperasystemformeasuringfluidisproposedbyuseofdifferentFiberBraggGrating(FBG)sensorpackagestructurestomeasurethetemperature,pressureandflow.TheFBGsensorsareseriesconnectedtothehighspeeddemodulatorsystem,ac
4、hievedynamicmeasurement.CalibrationexperimentprovedthelinearityandrepeatedlycharacteristicoftheFBGsensor.Alltheparametersmeettheneedoftheflowmeasuring.Therearebroadapplicationinwaterconservancyprojectsandchemistryfields.Keywords:FBG;sensor;multiparameterflu
5、id;measuresystem及智能材料与智能基础设施等方面。这类新型的光0引言纤传感器具有灵敏度高、动态响应范围宽、结构紧在石油、化工和水利工程等领域中,流体的温凑、可靠性高、体积小、重量轻等独特的优点,可以组度、压力和流量是必须监测的关键参数,计量设备的网实现分布式和多参数测量。可靠性是工业生产和运营的基本保障。传统流量计本文采用光纤光栅做为流体参量测量传感器的量的手段是应用热敏电阻测量温度,应用机械膜片核心单元,设计制作了3种不同封装的传感器,通过仪表测量压力,采用电磁流量计实现流量的计量。波分复用实
6、现温度、压力和流量3个参量的同时测这些测量仪表的参数很难由一台仪器完成,并且在量,构建了一种新型的流体参量实时计量系统。实际应用中,电子类的传感器易受电磁干扰、抗腐蚀1流体参数计量系统组成和耐久性不够理想,亟待有一种新型的计量系统替代传统的流量计量手段。基于光纤光栅的流体计量传感系统主要由光纤光纤光栅是一种新型的无源器件。在1978年,光栅传感器和高速波长解调仪两大部分组成,传感由加拿大通信研究中心的K.O.Hill等人首次研器包括:光纤光栅温度、压力和涡街流量传感器,传制了世界上第一个光纤光栅,掀起了光纤光栅
7、传感感器之间采用串联方式,构成波分复用网络。传感[16]技术应用的浪潮。近年来,光纤光栅的应用主要器结构见图1。位置1处表示光纤光栅温度传感集中在温度测量、压力监测、振动测量、生物医药以器,安装在一个钢管内部,由毛细钢管封装,直接测量管道中流体的温度,采用伸入管道内部的安装方式可以减少环境温度对流体温度测量的影响。位置收稿日期:201007081处的钢管还有将流体的压力引入到位置2处的压作者简介:张少先(1988),女,黑龙江哈尔滨人,本科,光电子专业;通讯作者:吕国辉(1972),男,黑龙江宁安人,副
8、教授,博士,主要力传感器的用途,通过不锈钢封装的膜片式压力传从事光电子方面的研究。感器实现对流体的压力传感。第3期张少先,等.基于光纤光栅的多参量流体测量系统101光纤光栅流量传感器直接通过不锈钢法兰安装入射到光电探测器上进行光电转换,由ARM微处在涡街产生装置上,在涡街产生装置的作用下,采集理器进行数据采集处理,经过运算最后将测量的波到涡街产生的频
