雙光纖傳感器渦輪流量計(jì)的研究應(yīng)用
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渦輪流量計(jì)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(shí)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(shù)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(jié)合，試制了具有雙光纖傳感器的渦輪流量計(jì)，與傳統(tǒng)的內(nèi)磁式渦輪流量計(jì)相比，設(shè)計(jì)上使流量計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有效地?cái)U(kuò)大了渦輪流量計(jì)的量程比。
2雙光纖傳感器渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)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(jìn)行改進(jìn)使其葉片端面適宜反射光線(圖1)。
圖1光纖渦輪流量計(jì)示意圖
3雙光纖傳感器渦輪流量計(jì)雙向流量測量原理
傳統(tǒng)的內(nèi)磁式傳感器受其結(jié)構(gòu)限制對渦輪流量計(jì)只能檢測葉片的轉(zhuǎn)速，由于反射型光纖傳感器體積細(xì)小，因而將兩個(gè)反射型光纖傳感器并列裝配在渦輪流量計(jì)上，這樣兩個(gè)傳感器可檢測同一渦輪葉片不同位置的反射信號，而兩個(gè)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(jì)正向流動(dòng)計(jì)量信號f1和反向流動(dòng)計(jì)量信號f2，同時(shí)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(dòng)：D＝1，0＜Φ＜90°，對于反向流動(dòng)：D＝0，Φ＞90°。
4反射型光纖傳感器及流量計(jì)的測試
4.1反射型光纖傳感器響應(yīng)
應(yīng)用直流電機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速計(jì)對反射型光纖傳感器和內(nèi)磁式傳感器測試結(jié)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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