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《光纤传感器及其在流量测控中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、运行与应月自控与监测!∀!#冷∃!%&∋(。∃)#∗+,恤,。−#.、的反射信号经滤波后转换为流量脉冲信号其频率与。二。/,二1”,,,。30%24,即与被测流量成正比。涡轮的转速成正比信号经过进,。/。,相应于临界角风的人射角反映了光纤集光能力的一步处理,就可以得到被测流体的流量。,。大小称为孔径角光在界面内发生全反射的条件即为与传统的涡轮流量计相比,光纤涡轮流量计具有明5。一。了子呈显的优点=一0。蕊“∃∀6‘#一一一瓦一/34传统的内磁式传感器受其结构限制对涡轮流量,当人射角满足这个儿何关系时光能在光纤
2、内部以计只能检测叶片的转速,由于反射型光纤传感器体积细,。同样的角度反复反射直到传输到光纤的另一端如果小,因而将两个反射型光纤传感器并列装配在涡轮流量,只要满足了全反射条件,光纤弯曲则光仍然可以继续计,上这样两个传感器可检测同一涡轮叶片不同位置的传播。0。,如果人射角超过上述范围则进入光纤内的,。反射信号而两个传感器信号互不干扰。光线便会在界面上发生折射而透人包层,>?4与传统的涡轮流量计相比光纤涡轮流量计还通常,光纤传感器可分为传感型/功能型4和传光具有线性好、重复性好、稳定性好、抗电磁干扰能力强’。型/非功能
3、型4两大类〔」利用外界因素改变光纤中光及量程比大等优点。试验表明,在不考虑涡轮茹度产生,波的特征参量从而对外界因素进行计量和数据传输的5,=,士,阻力矩时量程比高达3≅;;全量程误差为;3而传感器,称为传感型光纤传感器。它具有传感合一的特,用传统的涡轮流量计量程比仅为%=。相同条件下的Α;,。基点信息的获取和传输都在光纤中进行于这样的原这主要是由于光纤传感器不存在内磁式传感器在低流速理作成的光纤流量计有光纤涡轮流量计、光纤涡街流量时与涡轮叶片产生磁阻而引起的误差,也克服了内磁式计等。传光型光纤传感器是指利用其他敏
4、感元件测得的。传感器在高流量区信号产生饱和的问题特征量,由光纤进行数据传输。它的特点是充分利用现/74光纤传感器的调制光参数还可以随总体设计的有的传感器,因而便于推广应用,如本文所述的光栅光要求变化,应用于不同的场合,为涡轮的设计创造了方纤流量计就是应用了传光型传感器的原理。。便条件、三光纤传感器在流量测控中的应用5?光纤涡街流量计35光纤涡轮流量计根据流体力学理论,在流体中设置旋涡发生体/阻,光纤流量计是在传统涡轮流量测量原理的基础上,从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,流体4,用多模光纤代替内磁式传感器构
5、成了反射式涡轮流量,。这种旋涡称为卡门涡街如图≅所示旋涡列在旋涡发计。生体下游非对称地排列。根据卡门涡街原理,当雷诺数如图7所示为一对反射型光纤及光电转换电路检测Β。7Χ%一?2%,在护护时旋涡的释放频率与流速成正。涡轮叶片的旋转示意图反射型光纤传感器应用多模玻比,如=下式所示璃光纤,由两根光纤组成,包括光发射纤和光接受纤,二∃=8Ε−Δ检测端固定在一铝合金护套内可替代内磁式传感器安装式中−旋涡的发生频率,单位为。工作时,一ΦΓΗ在涡轮流量计上发射光纤将光人射到叶片端。,ΔΗ被测介质来流的平均速度单位是Ι8面上,
6、旋转涡轮叶片周期性的反射,接受纤接受调制光—,,=旋涡发生体迎面宽度为Ε单位是Ιϑ是斯特劳正向流:;3流动反<句流:!.哈而常数,无量纲,根据旋涡发生体形状不同,它的数轮方向55「5〔梢检测+一。。,=二.电路9流量信号:值范围在;3≅;?ΚΔ还是Β的函数ϑ8流向状态+丫户、2又今入2、么冲么2入必之户沁沁衬冲2流一一,8苞4竿汹尸旋涡图7光纤涡轮流量计示意图图≅卡门涡街形成图一么刀ϑ年第7期+,通用初杨碌解诚粉自控与监钳物;∀,∃;3衣,心阁伽)#∗骊。−/%8ΒΛ4,凡为雷诺数。按照上述原理,采用不同的交处产
7、生等间距的干涉条纹图多普勒频移叮与垂直。涡街发生体并配合不同的检测方法就可以制出各种涡街于条纹的速度分量1有如下的关系。、一般的涡街流量计由旋涡发生体二6)#=流量计检测元件和好/.人8几4Μ%。转换器等部分构成式中入激光波长Η〔’」,—。如图ϑ所示光纤涡街流量计通常使用多模光纤Ν光束交角,,—,=。作为涡街发生体光纤作为产生涡街的非流线型物体由于几和Ν都是常数故匀与成线性关系如横向穿过管道。光纤输人端加连续光源,在没有流体作果使双光束中的一束先产生频率偏移叮‘,则调制频移用的情况下,输出端光强度不变。当有流体通
8、过光纤为,,二,士6)#=时涡街会对光纤产生横向作用力使光纤微弯并产生叮叮/.Ν8几4%%振动,从而引起输出光强度的变化。在输出端用光电检所以只要判断叮大于好’还是小于好,就能实现速度方测器件将接收到的信号转变成。光电信号以为检测电路使向的判别用。由,于光纤横向穿过管道这种流量计可以用来测量、,易燃易爆和不透明的流量而且被测流体的流阻很月小,结构也较简单。激光管信号处理器
