干涉条纹计数法光纤液位传感器应用研究

论文摘要

光纤液位传感器是一种新型的液位传感器,它具有精确度高、本征安全、抗化学腐蚀、抗电磁干扰等优点,在石油化工企业、大型油库中有迫切需求。本论文在条纹计数法光纤F-P腔液位传感器研究基础上,进行一系列硬件和软件的研究改进,使之更能面向实际应用。本论文主要做了以下几个方面的工作:1.鉴于原双探测头结构条纹判向实施中的困难,本文提出在传感头外部设立双光纤光路来做条纹判向。文中对双光纤光路判向原理、结构设计、实际使用进行了深入研究,表明这是一种简易、实用的方案,它可以大大减少传感头光路工艺制作和调节的难度及其相互影响,使传感系统硬件结构更简洁实用。2.在条纹计数中,提出采用双极值（即条纹光强最大和最小值）检测法,这既可以降低对应变部件动态范围的要求,还可以提高传感系统分辨率;跟踪条纹强度变化,采用动态取阈值方法对条纹计数,可大大减轻对传感系统工作稳定性要求,有利于长期可靠运行。3.利用LabVIEW软件对传感头输出的光电信号进行优化处理,深入研究和解决了采用数字条纹计数法中的相关问题;构建了虚拟仪器系统直观地显示出液位高度的变化,设立液位溢出报警、记录液位变化过程等实用程序。4.重新装置光纤F-P腔传感头,搭建实验平台,整合出完整的干涉条纹计数法光纤液位传感系统,进行实验研究和检验。由实验结果和数据分析可知,该传感器系统的线性相关系数达到0.9999,最高分辨率为0.8846mm,最大量程是10m,这些参数都达到了实用推广要求。通过本文研究改进,可以避免双探测器传感头制作的困难,改善了传感系统的实用性以及可操作性,提高了系统的分辨率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 传感器的发展
• 1.2 光纤传感器
• 1.3 光纤传感器的分类
• 1.4 光纤传感器的特点
• 1.5 光纤液位传感器
• 1.6 光纤液位传感器的发展趋势
• 1.7 本论文的研究内容与意义
• 2 干涉条纹计数法光纤液位传感器的原理及结构
• 2.1 光纤法布里—珀罗腔传感器
• 2.2 干涉条纹计数法光纤液位传感器的提出
• 2.3 光纤法布里—珀罗腔液位传感器干涉条纹计数法的改进
• 2.4 法布里—珀罗腔的温度补偿
• 2.5 本章小结
• 3 干涉条纹计数法光纤液位传感器的软件系统设计
• 3.1 LabVIEW软件简介
• 3.2 数据采集
• 3.3 信号处理
• 3.4 系统前面板的显示
• 3.5 本章小结
• 4 干涉条纹计数法光纤液位传感器的实验研究
• 4.1 实验装置准备
• 4.2 实验数据的采集
• 4.3 实验数据处理与分析
• 4.4 本章小结
• 5 实验误差分析及改进
• 5.1 实验误差分析
• 5.2 关于传感器系统的改进
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的学术论文及科研成果清单
• 致谢