雙光纖傳感器渦輪流量計的研究應用
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渦輪流量計在工業(yè)上已有五十多年的歷史，它是通過內(nèi)磁式傳感器檢測渦輪的轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)流量測量，是一種用途廣泛的流量測量儀表［3］。隨著光纖傳感器技術的發(fā)展，本文將反射型光纖傳感器與傳統(tǒng)的渦輪流量測量原理相結合，試制了具有雙光纖傳感器的渦輪流量計，與傳統(tǒng)的內(nèi)磁式渦輪流量計相比，設計上使流量計具備了正反流量測量的性能；在檢測原理上，光纖傳感器克服了內(nèi)磁式傳感器磁性引力帶來的影響；實驗結果表明有效地擴大了渦輪流量計的量程比。
2雙光纖傳感器渦輪流量計結構
設計一對反射型光纖傳感器及光電轉(zhuǎn)換電路檢測渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)，并對渦輪葉片進行改進使其葉片端面適宜反射光線(圖1)。
圖1光纖渦輪流量計示意圖
3雙光纖傳感器渦輪流量計雙向流量測量原理
傳統(tǒng)的內(nèi)磁式傳感器受其結構限制對渦輪流量計只能檢測葉片的轉(zhuǎn)速，由于反射型光纖傳感器體積細小，因而將兩個反射型光纖傳感器并列裝配在渦輪流量計上，這樣兩個傳感器可檢測同一渦輪葉片不同位置的反射信號，而兩個傳感器信號互不干擾(圖2、3)。
圖2雙向流量測量原理圖圖3光纖傳感器輸出信號示意圖
f10＝f10
f20＝f10+Φ
Q＝(f10或f20)/K
式中f10——1號光纖傳感器輸出信號
Φ——f20與f10的相位差
f20——2號光纖傳感器輸出信號
K——流量系數(shù)
傳感器輸出的f10信號和f20信號經(jīng)信號相位鑒別電路［1］后可輸出流量計正向流動計量信號f1和反向流動計量信號f2，同時也可輸出流量脈沖信號f和流向狀態(tài)信號D。
對于正向流動：D＝1，0＜Φ＜90°，對于反向流動：D＝0，Φ＞90°。
4反射型光纖傳感器及流量計的測試
4.1反射型光纖傳感器響應
應用直流電機及標準轉(zhuǎn)速計對反射型光纖傳感器和內(nèi)磁式傳感器測試結果表明：反射型光纖傳感器信號特性：1Hz～6kHz；內(nèi)磁式傳感器信號特性：30Hz～1.2kHz，在低轉(zhuǎn)速區(qū)有明顯的漏脈沖(圖4)。
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