高精度梁式光纤多普勒压力测量技术的研究
本文关键词:高精度梁式光纤多普勒压力测量技术的研究 出处:《激光与红外》2017年07期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:为实现在恶劣环境下对微小压力变化量的测量,提出了一种基于外差多普勒原理的高精度梁式光纤压力测量系统。通过分析光纤压力测量系统中压力变化量、悬臂梁的形变量、多普勒频移、输出电压四者的关系,建立数学模型。采用差动多普勒测量原理,快速、准确地测量出悬臂梁的形变量,实现对纳米级微小位移的测量。将反射镜位置由悬臂梁中段移至其自由端位置,提高了测量的灵敏度。用光纤准直器代替传统传导光纤,光束的平行度更高,发散角度更小,提高了测量的精度。选用取样积分对有效信号进行提取,结合软件,实现从强噪声信号中提取微弱信号,改善了系统信噪比。实验结果表明,本文提出的光纤压力测量系统的不确定度可达到0.05%,可以实现对缓慢变化的微小压力值的测量,适用于石油、化工等领域。
[Abstract]:In order to realize the measurement of the variation of small pressure in the harsh environment, put forward a kind of high precision optical heterodyne beam pressure measurement system based on Doppler's principle. Through the analysis of changes of pressure optical fiber pressure measurement system, cantilever beam deformation, Doppler frequency shift, the relationship between the output voltage of the four, the establishment of mathematical model. Using the differential Doppler measurement principle, quickly and accurately measure the deformation of cantilever beam, realize the measurement of the nano micro displacement. The mirror position is moved to the free end of the cantilever beam in the middle position, improve the measurement sensitivity. Using fiber collimator instead of conductive fiber, parallel beams more the divergence angle is smaller, improve the measurement accuracy. The sampling integral of effective signal extraction, combined with the software, to achieve the extraction of weak signal from the strong noise in the signal, improves the signal-to-noise ratio of the system. Experimental results The results show that the uncertainty of optical pressure measurement system proposed in this paper can reach 0.05%, which can be used to measure slowly varying micro pressure values, and is suitable for petroleum, chemical industry and other fields.
【作者单位】: 山东理工大学机械工程学院;
【分类号】:TH823.2;TN253
【正文快照】: 1引言随着光导纤维及光纤通信技术的迅速发展,光纤传感技术也逐步发展起来。光纤传感技术是一种以光为载体,光纤为媒质,感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。光纤压力传感器即外界信号为压力时构成的传感器。根据光纤在测试系统中的应用,光纤压力传感器可分为功能型光
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本文编号:1391505
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