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。     

基于外差式随机共振的涡街频率检测方法

涡街频率检测是涡街流量计的关键技术问题,也是当前的研究热点.分析非线性双稳系统在噪声和单一频率信号、多频率信号作用下的随机共振特性,将外差式频谱分析与随机共振原理相结合,提出基于外差式随机共振的涡街频率检测方法.理论分析、数值仿真和试验结果表明,含噪的涡街信号通过随机共振能有效地提高涡街信号信噪比,准确获取涡街频率.该方法在涡街频率检测中的应用是可行和有效的,为提高涡街流量计现场适应性及小流量弱涡街信号频率检测提供了一种新的方法.     

双钝体涡

涡街流量计测量应用广泛,但小流量信噪比低、抗干扰性能差.本论文提出以双钝体组合强化流体振动,从而降低涡街流量计的计量下限,提高其抗干扰性能.通过实验研究获得了优化的双钝体组合,表明双钝体组合能达到强化流体振动和提高流量计信噪比的目的.     

双钝体涡街流量计流体振动特性研究

涡街流量计测量应用广泛,但小流量信噪比低、抗干扰性能差。本论文提出双钝体组合强化流体振动,从而降低涡街流量计的计量下限,提高其抗干扰性能。通过实验研究获得了优化的双钝体组合,表明双钝体组合能达到强化流体振动和提高流量计信噪比的目的。     

差压式涡街质量流量计取压位置的研究

在涡街流量计中，流体通过涡街发生体后会产生压力损失及由旋涡引起的压力波动，根据这一特点，本文提出利用差压检测技术，通过单路差压传感器同时感受由涡街发生体引起的流体双重变化特性，测量流体质量流量的新方法。本文重点对差压检测取压位置进行研究，利用空气和水两种流体介质进行了一系列实验，得到不同取压位置的差压信号与流量关系，确定了能正确测量质量流量的差压取压位置。结果表明，该测量方法结构简单，是测量质量流量的有效方法。     

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%。     

插入式光纤涡街流量计

插入式光纤涡街流量计华中理工大学卡门涡街信号的产生、传感和检出变换，一直是人们颇为关注的问题．我们研制的《插入式光纤涡街流量计》是一种完全新型的流量测量仪表，它不但结构简单，易于制造，还可利用阿纽巴流量计的开孔装置开孔，将涡街发生体及二次转换装置直接...     

双钝体涡街流量计的研究

通过仿真和用 5 0mm直径卡曼涡街流量计进行实验验证 ,得出 :双钝体组合能够增强流体振动 ,并且在钝体的轴对称点上存在相位相差 180°的流体振动点。采用双钝体组合结构和差动传感技术 ,能够研制出抗干扰性能良好和高灵敏度的新型涡街流量计。     

基于MSP430的移动式高精度涡街流量计的设计

针对传统流量计存在精度低、适应性不强以及结构复杂等缺点,设计了一种高精度便携式涡街流量计。系统以低功耗处理器MSP430为控制核心,利用"卡门涡街"原理实现流量的测量,利用压电传感器实现待测流体频率的测量,通过传感器组测量待测管道中流体的温度、压力值,采用IAPWA-IF97公式来补偿待测流体的密度,最终计算出待测液体的流量值。实际测试结果表明,系统能有效地测出待测管道中的液体流量,且测量精度高,误差小于1%。     

涡街频率检测电路的改进研究

漩涡频率检测是涡街流量计的关键技术之一。正比于流量的涡街频率信号变化范围较宽，对不同的测量介质和测量管道各不相同，在实际应用中并且混杂有各种干扰，因此，设法提高涡街频率的测量精度是一项非常困难但必要的工作。通过研究传统涡街频率检测电路，分析涡街频率信号的特点，在比较各种滤波方法和频率测量方法的基础上，提出通过自适应高阶低通滤波电路来削弱干扰信号，并采用自适应扩展周期方法来测量频率。该方法简单可行，仿真与实验结果表明，改进电路能有效削弱涡街流量信号的干扰，提高漩涡频率测量精度。     

基于PIC18F452的流量计的设计与实现

介绍一种以PIC18F452单片机为核心的智能流量计。通过测量来自涡街的信号频率,计算得到流体的瞬时流量和累积量,并进行显示。流量计具有CAN通信接口,多个流量计可以组成CAN通信网络,实现对流量的多点监测。文中详细阐述了流量计的工作原理,给出了硬件原理图及软件流程图。     

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。     

双钝体涡街流量计流体振动特性的试验研究

研究了双钝体旋涡脱离的流体动力学特性以及利用双钝体增强流体振动的最佳组合结构。给出了多种钝体组合结构的斯特劳哈尔数的试验结果,表明双钝体结构具有常定的斯特劳哈尔数。用50 mm口径涡街流量计进行的试验证明,双钝体组合在一定的条件下能获得理想的旋涡重叠,从而增强流体的振动。在钝体的轴对称点上,还观察到强度和频率相同,相位相差180°的流体振动点,利用优化的双钝体结构和差动传感技术,研制出小流量灵敏度和抗干扰性能很好的新型旋涡流量计。     

小流量涡街信号的随机共振特性与频率检测方法

分析了小流量涡街信号特性,探讨了信号与随机共振系统的阈值和克莱默斯逃逸率之间的关系,提出一种基于幅值和频率双重调制的随机共振方法,用于检测小流量涡街信号的频率。该方法以外加控制信号的幅值和频率作为调控变量,采用多参数控制方式使小流量涡街信号产生随机共振。经数值仿真及实验研究,表明该方法能将小流量涡街信号通过随机共振得到增强,有效获取涡街频率,实现小流量测量,为随机共振的控制和微弱信号的检测提供一种新方法。     

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。     

基于小波变换的涡街流量计信号处理方法

涡街流量计有许多优点,应用比较广泛。但是,涡街流量计易于受到由管道振动和流场扰动引起的噪声干扰。涡待流量计中的处理电路不能保证仪表在工业现场的测量精度。本文研究基于小波变换的涡街流量计信号处理方法。本文介绍小波变换的基本原理和快速算法,分析小波滤波器的幅频特性,研究调整滤波器中心频率的方法,给出涡街信号的处理过程,进行仿真和实验测试。仿真和实验结果表明,小波变换能有效地减小了噪声影响,使频率测量的精度高,处理实时。小波变换是涡街流量计信号处理的一种新方法。     

涡街流量计在蒸汽计量中的特性研究

蒸汽流量量值体系的溯源是保证蒸汽流量测量准确的关键。本文基于流体力学、热力学以及涡街流量计旋涡的产生机理,分析不同介质对涡街流量计的计量特性的影响,介质粘度的不同导致了三种介质测试下雷诺数的不同,影响到斯特劳哈数差异。但对涡街流量计的仪表系数影响不大,可忽略其影响。介质粘度的不同会导致流量范围的不同。该分析将有利于提高涡街流量计测量蒸汽流量的计量准确度。     

涡街流量计数字信号处理方法

涡街流量计是最近发展起来的一种新型流量计，其传感器输出信号的频率与流体的流速成正比，经过计算可以测量积流量。由于管道的机械振动和流场的不稳定等因素，使得传感器输出信号中含有各种噪声，本文归纳了几种通过数字信号处理测量频率的方法，其中小波变换方法具有较好的应用前景。     

嵌入式涡街流量计的设计与算法研究

传统涡街流量计由于抗干扰性差、测量精度低等难以满足实际测量的需求,研究和开发高抗扰型涡街流量计已成为当前流量测量领域的重要发展方向.针对现有产品存在的问题,设计了一种嵌入式涡街流量计,给出了硬件组成结构和相关电路原理图;并在信号处理算法上,采用Chirp-Z变换的频谱校正方法,对经FFT变换后的涡街信号的频谱主瓣进行局部细化,从而在运算量增加不多的情况下,提高了涡街流量计的测量精度.并通过Matlab仿真实验对该频谱校正方法进行有效性验证.仿真结果表明:该方法具有校正精度高,响应速度快和使用灵活的特点.