光纤传感器涡轮流量计应用
涡轮流量计在工业上的应用已有五十多年的历史,它通过内磁式传感器检测涡轮的转速而实现流量测量,是一种用途广泛的流量测量仪表。
涡轮式流量传感器利用放在流体中的叶轮的转速进行流量测试,如图3—27所示。叶轮的叶片可以用导磁材料制作,由磁电转换器内的磁铁、铁心、线圈与叶轮叶片2形成磁路,当叶片旋转时,磁阻将发生周期性地变化,从而使线圈中感应出电压脉冲信号。该信号经放大、整形后输出,作为供检测转速用的脉冲信号。
实现流量测量,是一种用途广泛的流量测量仪表。
涡轮式流量传感器利用放在流体中的叶轮的转速进行流量测试,如图3—27所示。叶轮的叶片可以用导磁材料制作,由磁电转换器内的磁铁、铁心、线圈与叶轮叶片2形成磁路,当叶片旋转时,磁阻将发生周期性地变化,从而使线圈中感应出电压脉冲信号。该信号经放大、整形后输出,作为供检测转速用的脉冲信号。
光纤传感器涡轮流量计,就是把涡轮叶片进行改造,使其叶片端面适宜反射光线,利用反射型光纤传感器及光电转换电路检测涡轮叶片的旋转,从而测量出流量。其原理如图3—28所示。
反射型光纤传感器一般用多模玻璃光纤,单根纤芯直径200μm,孔径为0.3mm,由两根光纤组成,包括光发射纤和光接收纤,检测端固化在一铝合金护套内,可替代内磁式传感器安装在涡轮流量计上。了提高反射型光纤传感器的信噪比,保证接收反射信号的分辨率,光电转换器中的光源发射电设计为10~12kHz的调制光输出,通过光发射纤经涡轮叶片反射,再从光接收纤接收调制光的射信号,经滤波后转换为流量脉冲信号,信号响应时间小于0.2ms,检测范围为1mm。
传统的内磁式传感器受其结构限制只能检测叶片的转速,由于反射型光纤传感器体积细小,因而将两个反射型光纤传感器并列装配在涡轮流量计上,这样两个传感器可检测同一涡轮叶片不同位置的反射信号,而两个传感器信号互不干扰,如图3—29所示。传感器输出的f1和2信号经相位鉴别电路后,可输出流量计的正向流动计量信号和反向流动计量信号。
与传统的内磁式涡轮流量计相比,光纤传感器涡轮流量计具备了正、反流量测量的性能。在检测原理上,光纤传感器克及了内磁式传感器磁性引力带来的影响,有效地扩大了涡轮流
图3—29双向反射型光纤传感计的量程比。由于光纤传感器不存在内磁式传感器在低流速流量测量原理图 与涡轮叶片产生磁阻而引起的误差,也克服了内磁式传感器在高流量区信号产生饱和的问题,其调制光参数还可以随总体设计的要求而变化,为计创造了有利条件。
另外,光纤传感器具有防爆、无电气信号直接与流量计接触的特适用于煤气、轻质油料等透明介质的流量测量。
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