光纤光栅水流流向传感器的设计

发布时间：2022-12-06 03:06

　　为了实时监测大跨桥梁建设与运营过程中的水流流向变化,以有效分析和掌控水流对桥墩的冲刷,维护水中墩台基础,利用SolidWorks软件设计了一种基于光纤传感技术的水流流向监测传感器。该传感器由万向板、凸轮推杆等结构组成,通过将水流的流向转化成金属丝的拉压应变,实现对不定向水流流向的实时监测。利用凸轮推杆机构在拉压过程中的偏转角度的不同,能够实现正负180°流向的区分。对水流流向的理论计算公式进行了合理推导,并进行了室内传感器标定试验。结果表明:该传感器可以实现360°实时在线监测水流流向变化,误差始终保持在6%以内,具有较高的精度。该传感器的设计使用能够为桥梁施工建设和安全运营以及水文环境监测提供技术支撑。 

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
0 引 言
1 传感器结构及传感原理
    1.1 传感器结构
    1.2 传感器流向测量原理
        1.2.1 万向板自适应水流[10]
        1.2.2 水流流向转化原理
            1.2.2.1 水流流向转化为转轴转向
            1.2.2.2 转轴转向转化为封闭推杆位移
        1.2.3 实现360°流向监测
            1.2.3.1 偏心轮2和封闭推杆2的设置
            1.2.3.2 凸轮推杆机构流向转化原理
            1.2.3.3 封闭推杆位移转化为光纤光栅应变
2 流向理论计算表达式
3 试验分析
    3.1 试验内容
    3.2 数据分析
        3.2.1 测试波长与理论流向的关系
        3.2.2 理论与标准试验值对比
    3.3 试验误差分析
        (1)两个偏心轮间的润滑度:
        (2)金属丝的强度:
        (3)光纤光栅的粘贴工艺和预拉力设置:
    3.4 市场常规流向传感器对比
4 结论与展望


【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤布喇格光栅水流流速传感器的设计[J]. 张浩,钟志鑫,胡军海,赵雨佳.  光通信技术. 2019(10)
[2]基于倾斜测流的浮标海流计原型设计与实现[J]. 陈卓,任久春,朱谦.  自动化仪表. 2019(04)
[3]海流计发展现状与发展趋势展望[J]. 宋大雷,周相建,陈朝晖,周丽芹,郑金明.  船海工程. 2017(01)
[4]磁阻传感器在海流计流向测量中的应用研究[J]. 王沛云,秦平,陈鲁疆.  海洋技术. 2012(03)
[5]S4海流计的应用方法[J]. 史峰,程琛,王鹏飞.  气象水文海洋仪器. 2011(04)
[6]基于同位素测井技术的地下水流速流向测量系统研制[J]. 赵新华,王永敏,潘国锋,李艳洁.  科技信息. 2011(10)
[7]一种新型硅压阻式流速流向传感器的设计[J]. 魏泽文,秦明,黄庆安.  仪器仪表学报. 2007(08)
[8]斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析[J]. 李付军,张佰战,林桂宾.  水科学进展. 2005(05)

硕士论文
[1]多芯光纤流速/流向测量技术研究[D]. 白景华.燕山大学 2019
[2]可测上升流三维海流传感器的结构设计与流场分析[D]. 刘建华.合肥工业大学 2014



本文编号：3710930