基于光纤布拉格光栅的新型流量计设计

发布时间：2017-12-10 15:22

  本文关键词：基于光纤布拉格光栅的新型流量计设计

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【摘要】：流量同温度、液位、压力一样,通常是工业产业中需要测量的几种重要检测数据。同时,工业经济结算主要依赖于高精度流量测量,企业高效率的生产保障依赖于准确的流量测量,流量测量与能源计量、环境保护、科学研究有着紧密的联系。尤其是在能源消耗、工业生产自动化程度越来越高的当代社会,流量测量在国民经济中的位置与效用更加显著。光栅形成的机制实质是周期性分布在纤芯内所形成的空间相位,其原理是一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜在纤芯内形成。光栅具有大范围反射带宽、额外损失小、体积小、容易和光纤耦合、可以兼容其它光学仪器为一体,不受外界环境干扰等一系列优点。如今光纤布拉格光栅主要应用在光纤通信领域(如光纤激光器、光纤滤波器)和光纤传感器领域(如应变、温度、位移、速度、加速度等测量)方面。本文最开始介绍了研究背景及其研究意义,并且介绍了光纤光栅传感测量技术与流量测量技术相结合的几种新型流量测量仪表;然后研究了光纤布拉格光栅的基本原理,和靶式流量计基本测量原理。把二者的基本原理相结合,分析并推导出了光纤布拉格光栅中心波长与流量之间特性方程。并且在此基础上设计了一种具有靶式流量计结构的光纤布拉格光栅新型流量传感器,并把它用耐高温AB胶粘贴在三角形的悬臂梁上,当悬臂梁受到液体的冲击发生形变时,从而导致粘贴在悬臂梁上的光纤布拉格光栅的中心波长发生漂移。搭建实验平台,通过FBGA解调仪观察并分析光纤布拉格光栅中心波长的变化情况,进而可以分析并确定流体流量与光纤布拉格光栅中心波长偏移量之间的函数关系,建立二者的内在联系,就可通过观测光纤布拉格光栅中心波长的偏移量计算得到被测流体的流量。为了克服温度对单个光纤布拉格光栅产生的温度交叉敏感问题,本文设计了一种采用两个中心波长相同的光纤布拉格光栅来解决温度交叉敏感问题,这种方法可以有效的对温度交叉效应起到温度补偿作用。这种流量传感器能够很好的应用到温度对流体流量作用比较大的环境当中。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814

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本文编号：1274973