Вихревой измеритель расхода жидкости на основе двухканального коаксиального волоконного световода

• Автор: Садовников, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Аналитический обзор методов и средств измерения расхода

жидких сред

1.1.1. Расходомеры постоянного перепада

1.1.2. Расходомеры переменного перепада

1.1.3. Кориолисовые расходомеры

1.1.4. Тахометрические расходомеры

1.1.5. Термические расходомеры

1.1.6. Ультразвуковые расходомеры
1.1.7. РІндукционньїе (электромагнитные) расходомеры
1.1.8. Ядерно-магнитные расходомеры
1.1.9. Вихревые расходомеры
1.1.10. Оптические расходомеры
1.1.11. Сравнительный анализ расходомеров
1.2. Функциональная схема вихревого измерителя расхода
жидкости на основе двухканального коаксиального волоконного световода
1.3. Постановка задач исследования
Выводы
2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ВИХРЕВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ДВУХКАНАЛЬНОГО КОАКСИАЛЬНОГО ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА
2.1. Математическая модель взаимодействия первичного
преобразователя с гидродинамическим потоком
2.2. Математическая модель первичного преобразователя вихревого измерителя расхода жидкости на основе двух канального коаксиального волоконного световода
2.3. Изменение параметров первичного преобразователя под влиянием деформации
2.3.1. Изменение параметров первичного преобразователя при его растяжении
2.3.2. Изменение параметров первичного преобразователя при воздействии гидростатического давления
2.3.3. Воздействие изгибных напряжений на оптические параметры первичного преобразователя
2.4. Исследование математической модели вихревого измерителя расхода жидкости
2.5. Область допустимых параметров вихревого измерителя расхода жидкости
2.6. Схема экспериментальной установки для определения частоты колебания первичного преобразователя под воздействием скоростного потока жидкости
2.7. Схема измерения амплитуды колебания и прогиба первичного преобразователя под действием потока жидкости
2.8. Широкодиапазонный вихревой измеритель расхода жидкости
2.9. Алгоритм коммутации первичных преобразователей широко диапазонного вихревого измерителя расхода жидкости
2.10. Работа вихревого измерителя расхода жидкости в зоне резонанса первичного преобразователя
2.11. Алгоритм обработки сигналов вихревого волоконно-оптического расходомера
Выводы

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ВИХРЕВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ
3.1. Влияние отклонений радиусов и показателей преломления
слоев первичного преобразователя на функцию преобразования
3.2. Основная погрешность вихревого измерителя расхода
жидкости
3.2.1. Основная погрешность измерения объемного расхода
3.2.2. Основная погрешность измерения массового расхода
3.3. Дополнительные погрешности вихревого измерителя расхода
жидкости
3.3.1. Влияние температуры на погрешность измерения объемного расхода
3.3.2. Влияние температуры на погрешность измерения массового расхода
3.3.3. Влияние отклонения длины волны оптического излучения от номинального значения на точность измерения массового расхода
3.3.4. Влияние ширины спектра оптического излучения на точность
измерения массового расхода
3.3.5. Влияние гидростатического давления в стационарном поле
температур на точность измерения массового расхода
3.4. Выбор защитного покрытия первичного преобразователя и
оценка его долговечности
Выводы
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВОГО
ИЗМЕРИТЕЛЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ

гомодовый световод, по которому распространяется когерентное излучение. Поскольку многомодовый световод, как правило, содержит тысячи направляемых мод, каждая из которых обладает своей константой распространения, на выходе световода образуется некоторая интерференционная картина с хаотично расположенными минимумами и максимумами. Любое воздействие на световод вызывает движение всей интерференционной картины, в то время суммарная мощность излучения не меняется.
Поэтому для обработки выходной информации необходима регистрация и обработка изображений, что на современном уровне развития техники довольно громоздко. Кроме того, в многомодовых интерферометрах возникает дополнительный источник погрешностей, связанный с изгибами подводящих и отводящих световодов.
Амплитудные тензопреобразователи обладают рядом существенных преимуществ. Они имеют самую простую оптическую схему, в которой не предъявляются специальные требования ни к источнику, ни к приемнику излучения; позволяют проводить непосредственные измерения с регистрацией в цифровой форме; позволяют создавать миниатюрные датчики. А использование одномодовых световодов повышает их чувствительность.
Тензопреобразователь на скрученных световодах [62] работает следующим образом. В сердцевину одного из световодов вводится монохроматическое излучение, при механическом воздействии на скрученные световоды (изгиб или растяжение) условия связи между ними меняются, и часть энергии направляемых мод передается в оболочку, из которой частично передается в оболочку второго световода, а из нее - в сердцевину. При колебаниях скрученных световодов в гидродинамическом потоке частота модуляции сигнала соответствует частоте колебания световодов.
Недостатком данной структуры является малый коэффициент передачи энергии - не более 20% [62]. Скрученные световоды образуют сложную для математического описания ее поведения в гидродинамическом