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光纤涡街流量计的原理与结构设计

作者：王敏 Publish: 2007-8-2 Hits:-

【中文题名】

光纤涡街流量计的原理与结构设计

【英文题名】

The Theory and Design of Structure of a Fiber Optics Vortex Flowmeter

【学科专业】

光学工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-2

【中关键词】

流量计,光纤,涡街,传感器,,

【英关键词】

【分类导航】

工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>热工量的测量仪表>流量测量仪表>

【论文摘要】

流量测量在工业生产、能源计量、环境保护、交通运输、生物技术、军事工程和科学研究等领域占据重要位置,因此,流量测量仪表的研究和开发应用有着深远的意义。卡门涡街独有的流体振荡特性,使涡街流量计成为流量测量仪表中不可缺少的一员。基于涡街流量计及光纤传感器的优点,本文在传统涡街流量计的基础上,设计了一种新型光纤涡街流量计。文章首先对各种流量计的发展和现状进行了分析,阐述了光纤涡街流量计国内外的研究情况。接着详尽叙述了光纤涡街流量计的测量原理,从光在光纤中传输规律、涡街发生理论和流体力学等角度分析了流体对光纤的作用以及光电转换器件受光调制机理。在研究工作中,设计了光纤涡街流量计的系统结构和信号处理电路,通过W78E58B单片机和汇编语言,实现了对流体流量的实时测量。最后给出了实验结果并对实验结果进行讨论和总结,分析了实验误差产生的原因。目前,关于光纤涡街流量计的研究,大多处于实验室试验阶段,但是,光纤涡街流量计各方面的性能特点决定了其极其广阔的开发和应用前景。本课题中传感光纤的放置和光电转换系统的结构设置具有自己的特点,并能为以后研究开发实用化的新型光纤涡街流量计打下基础。

【论文题纲】

提要	4-7
第一章绪论	7-19
1.1 本文研究的意义	7-8
1.2 流量计的发展及现状	8-16
1.2.1 国内外各种流量计简介	10-13
1.2.2 油井井下流量测量现状	13-14
1.2.3 国内外光纤涡街流量计的研究现状	14-16
1.3 本课题的研究内容	16-19
第二章光纤涡街流量计的理论基础	19-43
2.1 光纤涡街流量计工作原理介绍	19-20
2.2 光在光纤里传输规律	20-37
2.2.1 光线在光纤内传输	20-26
2.2.2 光波在光纤中的传输模式	26-30
2.2.3 光纤特性	30-31
2.2.4 光纤损耗	31-36
2.2.5 光纤传感基本思想	36-37
2.3 旋涡发生理论	37-38
2.4 流场中光纤受力分析	38-43
2.4.1 层流状态下的弦振动方程及解	39-40
2.4.2 紊流状态下的稳定性分析	40-43
第三章光纤涡街流量计的结构设计	43-63
3.1 光纤涡街流量计的基本结构	43-44
3.2 光电传感系统	44-49
3.2.1 光源及传感光纤的选放	44-45
3.2.2 耦合光路	45-47
3.2.3 涡街发生体	47-48
3.2.4 光电转换电路	48-49
3.3 电信号处理	49-52
3.3.1 滤波电路	49-51
3.3.2 整形电路	51-52
3.4 数据处理	52-63
3.4.1 数字接口	52-58
3.4.2 软件设计	58-63
第四章光纤涡街流量计实验讨论	63-69
4.1 实验调试过程	63-64
4.2 实验结果	64-65
4.3 实验结果分析	65
4.4 误差分析	65-69
第五章总结	69-71
5.1 本文小结	69
5.2 系统存在的不足和工作展望	69-71
参考文献	71-75
中文摘要	75-80
ABSTRACT	80-86
致谢	86-87
攻读硕士期间发表的学术论文	87

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.95970



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