文档摘要：安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位.实验中,将掺钴光纤与密集光栅阵列紧密固定在一起,将1.5W的泵浦光输入衰减系数分别为0.71dB/cm和0.28dB/cm的掺钴光纤中,沿着光传播的方向,温度变化均呈指数函数衰减.液位测量的精度与范围由主要取决于泵浦光功率、掺钴光纤吸收系数,经对比最终选定0.28dB/cm的掺钴光纤作为液位实验的加热光纤.实验测量了不同液位下的温度场分布,证明了利用测量温度分布来测量液位的可行性,液位变化范围0～88mm以内的误差为2mm.所提出的传感系统结构简单,成本低廉,在液位测量方面具有潜在的应用价值.
Abstract：Asafeandreliablelevelmeterisanindispensabledeviceinmodernindustry.Aliquidlevelmeasurementmethodbasedonopticalheatingandopticalfibergratingarrayisproposed.Theprincipleisthatalaserheatsthecobalt-dopedopticalfiber,controlsthetemperaturefieldofthefiber,andthegratingarrayisusedtomeasurethetemperaturefielddistribution.Duetothedifferenceofgas-liquidthermalconductivity,thetemperatureatthegas-liquidinterfacechangesabruptly,soastorealizethedeterminationoftheliquidlevel.Intheexperiment,thecobalt-dopedopticalfiberandthedensegratingarrayaretightlyfixedtogether,andthetemperaturechangeisatten-uatedasanexponentialfunctionalongthedirectionoflightpropagationwhen1.5Whighpowerpumpedlightisinputintothecobalt-dopedopticalfiberwithattenuationcoefficientsof0.71dB/cmand0.28dB/cm,respectively.Theaccuracyandrangeofliquidlevelmeas-urementmainlydependonthepumplightpowerandtheabsorptioncoefficientofcobaltdopedopticalfiber.Aftercomparison,0.28dB/cmcobaltdopedopticalfiberisfinallyselectedastheheatingopticalfiberforliquidlevelexperiment.Thetemperaturefielddistributionsatdifferentliquidlevelsaremeasured.Theexperimentprovesthatitisfeasibletomeasuretheliquidlevelbymeasuringthetemperaturedis-tribution.Theerroris2mmwithintherangeof0-88mm.Theexperimentsshowthattheproposedsensingsystemissimpleinstructureandlowincost,andhaspotentialapplicationsinliquidlevelmeasurement.
作者：戢雅典 范典 王宇琦 周次明 Author：JIYadian FANDian WANGYuqi ZHOUCiming
作者单位：武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心,湖北武汉430070
刊名：传感技术学报 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofSensorsandActuators
年，卷(期)：2024, 37(6)
分类号：TN253
关键词：光纤传感技术 液位测量 布拉格光栅阵列 光加热 温度调制 温度分布
Keywords：opticsensingtechnology liquidlevelmeasurement fiberbragggratingarray laserheating temperaturemodulation temper-aturefielddistribution
机标分类号：TQ317.3TB332TH811
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家重点研发计划光加热光纤光栅阵列液位测量方法研究[
期刊论文] 传感技术学报--2024, 37(6)戢雅典 范典 王宇琦 周次明安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,...参考文献和引证文献
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