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干涉条纹计数法F-P腔液位传感器研究及其温度补偿

作　者: 杜文斌
导　师: 高应俊
学　校: 暨南大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤液位传感器法布里-珀罗腔条纹计数法 LabVIEW RC相移电路温度补偿
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于光纤本身的轻便性及对电的绝缘性,使得光纤液位传感器的开发和应用受到人们的重要关注,尤其是在对可燃性液体及化学液体的测量与控制上,光纤液位传感器一直都是上佳选择。本文从理论和实验上对条纹计数法光纤Fabry-Parot腔液位传感器进行了一系列探讨和改进,主要进行了以下几点研究：一、在干涉条纹计数和判向方面,针对双光路法判向中遇到的问题和缺点,提出利用RC移相电路代替过去的双光路法将输出信号分成两路。该方法能节省相对昂贵的光学器件,简化光路,大大降低调节光路的难度和整个测量系统的复杂性。另外,设计了预放电路,将干涉光电信号整形放大,以便信号采集。二、在数据采集方面,重新设计改进了数据采集软件,优化了传感器的数据采集系统。三、在温度补偿方面,提出利用软件补偿法,在传感器内设计安装温度传感器,利用它来实时反馈腔内温度变化对腔间距的影响,利用所获经验公式进行输出校正。实验表明,该软件补偿法能够较好的补偿温度变化对液位测量造成的误差影响。四、搭建了实验平台,进行了气压模拟实验和温度模拟实验,表明所研制的液位传感器有望应用于实际测量中。五、针对实际应用和调试中遇到的困难,建议将传感头自聚焦透镜部分设计成一个类似三维调节架的结构,以便对同轴度和腔间距进行调节,给出了一种设计方案。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-16
  1.1 光纤传感器  7-12
  1.2 液位测量技术的发展及应用  12-15
  1.3 本论文主要研究内容和意义  15-16
第二章条纹计数法光纤液位传感器的原理  16-25
  2.1 光纤法布里—珀罗腔传感器的原理  16-19
  2.2 干涉条纹计数法光纤液位传感器的提出  19-21
  2.3 条纹计数法干涉型光纤液位传感器的原理  21-23
  2.4 本章小结  23-25
第三章传感系统的设计  25-41
  3.1 干涉条纹计数法光纤液位传感头结构和系统的改进  25-27
  3.2 LabVIEW软件简介  27-29
  3.3 数据采集(DAQ)  29-32
  3.4 干涉条纹的计数  32-33
  3.5 液位升降的判断  33-38
  3.6 前置预放电路设计  38-39
  3.7 本章小结  39-41
第四章传感器温度补偿的研究  41-51
  4.1 温度对传感器测量结果的影响  41-42
  4.2 材料补偿法  42-43
  4.3 软件温度补偿法  43-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章传感器实验研究及温度补偿模拟  51-57
  5.1 实验主要硬件  51
  5.2 实验流程  51-52
  5.3 压力模拟测量结果  52-54
  5.4 温度模拟实验结果  54-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章总结  57-59
参考文献  59-64
在学期间发表论文清单  64-65
致谢  65

干涉条纹计数法F-P腔液位传感器研究及其温度补偿

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