光纤传感器及其在流量测控中的应用

主要说明了光纤传感技术及在流体测量领域的应用及发展情况。概要地介绍了光纤传感器的原理和特点，当前光纤传感器在流量测控领域的应用，详细阐述了光纤涡轮流量计、光纤涡街流量计、光纤多普勒流速计、干涉型光纤流量计、光栅式光纤流量计和多相流量计的组成、原理和使用特点等。     

一种基于频率的光纤光栅小型流量计研究

提出了一种基于频率的光纤光栅小型流量计用于流体流量测量的设计方案。该流量计基于卡门涡街原理,利用发生体后产生脉动流体,通过测得其振动频率来测流体流量。通过对涡街流场二维仿真和三维仿真建模进行了理论分析并确定了Bragg光纤光栅粘贴的位置,实验表明,该流量计具有良好的可行性。     

应用双光纤传感器的涡轮流量计结构、特性及试验研究

本文叙述了将反射型光纤传感器与传统的涡轮流量测量原理相结合,进行具有双光纤传感器的涡轮流量计的实验研究。与传统的内磁式涡轮流量计相比具备了正反流量测量的性能。实验研究结论表明：应用双光纤传感器涡轮流量计可进行双向流量测量,两个流量信号经鉴别电路实现了双向流动的检测。对于单向流量测量,也可通过流量计算机的算法消除因水击产生的脉动流造成涡轮往复震动而引起的计量误差。扩展了涡轮流量计的量程比,不存在内磁式传感器在低流速时与涡轮叶片产生磁阻而引起的误差。     

光纤光栅内锥式流量计的研究

光纤光栅传感技术具有光纤传感技术的所有优点,内锥式流量传感器具有量程比大,压损较小,耐高温高压,要求前后直管段长度小的特点。将光纤光栅和内锥流量传感器结合组成了新型的光纤光栅内锥式流量计,介绍了光纤光栅和内锥式流量传感器的工作原理,光纤光栅内锥式流量计的组成。实验数据和结论。     

基于白光干涉原理的全光纤涡街流量测量方法

光纤涡街流量计在保留涡街类流量计优点的基础上,同时又具有光纤传感器无电磁辐射、抗电磁干扰、体积小、形状可变、环境适应性强等特殊优点,尤其是在易燃易爆环境中的应用,近年来得到了很大发展.文中介绍了一种新型的基于白光干涉原理的全光纤涡街流量测量方法及其结构,它只对动态参量响应,而屏蔽了静态、准静态干扰因素.基于该方法的流量计不仅具有光学干涉类传感器的高灵敏性,同时克服了传统干涉类传感器不稳定的缺点.最后,通过实验验证了该方法的可行性.     

光纤流量非浸入式测试系统

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法。该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化;通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息,即可实现流量的在线监测。实验数据分析显示,得到的相位变化与流速呈二次曲线关系,设计的实验系统可实现5~50m3/h流量的实时在线测量。由于采用光纤作为传感器感知流量信号,该方法结构简单可靠,灵敏度高,避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷,是井下流量测试的理想方法。     

远程光纤流量计可行性的研究

本文对NFF(Non Fuaetioaac Fiber)远程流量计的可行性做了理论和实验分析,指出:采用光纤传感技术,应用流量间接测量原理,能够成功地进行远程流量测量。文中由光强调制研究实验所得出的光功率衰减规律,可给研制设计非功能型光纤传感器提供参考依据。     

美国邦纳推出矩型光纤PDIR1X166UMRXTC

美国邦纳公司近期发布了一款为小物体计数经济解决方案而设计的矩型光纤PDIR1X166UMRXTC．其光纤一体化的设计，安装十分方便，在特定的场合能达到特殊的应用。     

光纤Bragg光栅靶式流量传感器设计

基于工业流体流量测量技术、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感检测技术与靶式流量计原理,针对单个光纤Bragg光栅传感系统对温度交叉敏感的问题,设计并且制作了一种基于双光纤Bragg光栅流量传感器。该传感器采用靶盘结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的受力元件,对温度起到了补偿作用,并且有效地提高了应变测量灵敏度。实验表明,该流量传感器的线性误差为0.31%。     

光纤传感技术的研究现状与展望

介绍了光纤传感器的基本原理，总结了光纤传感器对传统的仪器仪表工业的促进作用，指出了光纤传感器研究中存在的问题及发展趋势。     

钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的性能研究

采用热压烧结法制备出钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,对比分析钢纤维、钢纤维和莫来石纤维的混杂纤维以及莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损特性。利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同温度下的磨损表面和磨屑形貌,并研究其磨损机制。研究结果表明,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料具有较高的机械强度以及良好的摩擦稳定性和耐磨性能,以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,摩擦因数表现出严重的热衰退,且具有低的耐磨损性能。SEM分析表明,在从低温到高温的摩擦过程中,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料的磨损形式主要由黏着磨损转化为黏着磨损与磨粒磨损的复合磨损形式,而以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,其磨损形式以磨粒磨损为主。     

橡胶基密封复合材料中混杂纤维增强效应的研究

分别选用芳纶纤维、预氧化丝纤维以及两者构成的混杂纤维作为增强纤维制备了非石棉纤维增强橡胶基密封复合材料(NAFC),以材料高温时效处理后的残余横向抗拉强度为指标,研究了不同增强纤维对NAFC材料高温性能的影响。利用扫描电镜(SEM)分析了材料拉伸断面形貌,探讨了混杂纤维增强机制,分析了混杂效应系数的主要影响因素,研究了混杂效应系数与材料横向抗拉强度和应力松弛率之间的关系。研究结果表明,采用混杂纤维作为增强纤维可大大提高NAFC材料的耐高温性能,混杂纤维构成的网状结构中纤维间的相互作用限制了两者间的相对位移,有效抑止了裂纹的传播。采用纤维混杂效应系数可以较好地表征混杂纤维增强NAFC材料的力学性能。     

新型光纤液位测量系统的研究

系统采用光纤传感器采集液位高度变换信号，经光纤放大器将采集的光信号直接放大、光电转换后，实现单片机将数据处理显示并打印出液体位置值，这种系统特别适用于易燃易爆油田领域的液位检测。     

基于侧发光光纤对射耦合的光纤式液位测量

介绍了一种基于菲涅尔定律的光纤式液位测量方法,该方法利用介质折射率对双光纤之间光耦合效率的影响,使用两根并行排列的侧发光光纤作为测量元件,实现了对燃油液位的本质安全测量。通过理论分析得到了传感器的液位响应公式,进行传感器样机设计予以验证,在0.1～1 m范围内输出电压曲线变化趋势符合理论分析结果。     

光纤光泽度传感器

介绍了一种光纤光泽度传感器, 传感器测量探头体积小巧, 使用方便, 由它构成的光泽度测量系统, 具有较强的抗干扰能力, 可用于纸张、布匹等产品的光泽度在线检测。     

刻纹光纤传感器在温度测量中的应用

介绍一种新型的金属敷层刻纹光纤温度传感器，对其测温原理进行了研究。实验结果表明：该传感器的特性由结构参数和金属敷层材料种类所决定，其温度响应是线性的，具有较好的重复性，无迟滞现象和较高的温度响应灵敏度。     

基于光纤环镜的光纤光栅传感解调系统

提出了一种新型的基于保偏光纤环镜的光纤布拉格光栅传感器解调方案。建立了理论分析模型,研究了保偏光纤环镜结构参数对解调精度影响的特性并进行了数值仿真。搭建了光路系统,设计了能够消除系统结构参数误差影响的基于LabVIEW的参数测定软件、解调系统监控软件和电路模块,进行了传感检测实验,其结果与理论分析相吻合。该系统稳定性好,检测灵敏度高,适用性强,在光纤光栅传感器的应用方面具有重要意义。     

压差式光纤Bragg光栅流量传感器

采用文丘里管式节流管和光纤Bragg光栅压强机构设计了一种压差式光纤光栅流量传感器。该传感器中将两根光纤光栅分别粘贴在两个垂直固定于圆筒壁内的等腰三角形悬臂梁中心线上,有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,提高了测量精度。实验测试结果表明,光纤光栅流量传感器中布拉格波长漂移量与流量的函数关系为二次曲线,实验结果与理论分析值符合得较好,其相对误差为2.9%。为了进一步减小误差,应选用光纤、粘结剂及波纹膜片三者杨氏模量相近的材料。     

光纤光栅传感器实时解调系统

通过对FPGA和可调光纤F-P滤波器原理的研究,设计了一个具有高速率、高精度、低成本等优点,并且可以直接输出对应于波长变化的电信号,实现准确的多点实时测量的解调系统。文中给出了该系统的主要器件选择以及软硬件设计方案。实验证明,该解调系统的动态扫描范围达50 nm,分辨率达到1.8 pm.     

DSP技术在光纤电压传感器中的应用

光纤电压传感可以用于电网电压的监测和保护,本文对体调制型电压传感器的原理进行了分析,并提出信息处理单元采用DSP技术新方法,讨论了整个系统的构成以及信息处理单元的硬件和软件结构,对系统的性能进行了分析并与信息处理单元采用80C196的传感器进行了比较,确定了本光纤电压传感器可以达到各项性能指标。