基于改进型FBG解调技术的光纤液位计

发布时间：2020-06-17 22:10

【摘要】：液位和温度、压力、流量等参数一样,是工业生产和生活中需要测量的重要参数。本文从液位测量的实际意义出发,归纳总结了现有的液位测量方法及液位计的国内外研究现状。光纤光栅因其独特体积小、质量轻、抗电磁干扰、可以兼容其它光学仪器、不易受外界环境干扰等优点,受到人们更多的关注和青睐,光栅液位计也将有很广泛的发展前景。本文在前人研究的基础上,研究完成了一种光纤布拉格光栅液位计系统,主要包括FBG液位传感器和FBG解调仪两部分。基于光纤布拉格光栅液位计的传感原理:当液位发生改变时,就会导致光栅的波长发生变化,把波长的变化解调出来,也就得到了液位信息。在FBG液位传感探头的设计中,采用了独特的双光栅结构,也就是加入了温补光栅,消除了温度、应变的交叉敏感问题。通过大量的理论推导,获得膜片半径、厚度和挠度之间的关系,得到需要的膜片尺寸。独特的结构件和夹片的设计,使光栅不与筒壁接触,稳定性好,更加耐磨损。在光纤Bragg光栅解调仪的解调方法的选择上,先是对目前存在的方法进行了分析和比较,选择适合我设计的液位传感器的解调方案,也就是基于可调谐F-P滤波器的解调方法,为了消除F-P滤波器的非线性问题,加入了温补光栅和F-P标准具以及温控模块,使标定支路更加准确,提高了解调的精度和稳定性。然后对组成解调系统的各种器件进行了选择,对电路进行设计,并采用高斯拟合寻峰算法,解调出波长变化量,达到测量液位的目的。最后对我设计的整个FBG液位系统进行了实验测量与验证。实验结果显示该解调仪的测量精度为2pm,分辨率为1.07pm,24小时的稳定性达到了1.2pm,液位计探头的分辨率为0.3cm,36个小时的稳定性为0.3cm,测量范围是0~3m,两部分的性能指标都已达到了我的预期要求。证明此液位计进行液位测量是可行的,目前已经应用在了城市管廊系统中,具有较强的实用性。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH816
【图文】：

浮子式液位计,测量原理,液位

图 1.1 浮子式液位计测量原理图理是将液位信息转换为电气参数，根大，又由于输出信号统一，更加方便性差[14-16]。理是不同高度的液位会产生不同的压值，优点是测量的范围相对较大，安知的[17]。测量原理图如图 1.2 所示。

测量原理,液位计,液压,液位

图 1.1 浮子式液位计测量原理测量原理是将液位信息转换为电气参是量程大，又由于输出信号统一，更加，可靠性差[14-16]。测量原理是不同高度的液位会产生不到液位值，优点是测量的范围相对较的和已知的[17]。测量原理图如图 1.2 所

【参考文献】