关于光纤光栅水流流向传感器的研制（光学论文） ㊣ 精品文档 值得下载

磁环境干扰而无法大规模应用。

日本公司和英国公司研制的电磁海流计，可以根据使用环境不同选择不同结构对表。

摘要为了实时监测大跨桥梁建设与运营过程中的水流流向变化，以有效分析和掌控水流对桥墩的冲刷，维护水中墩台基础，利用软件设计了种基于光纤传感技术的水流流向监测传感器。

该传感器由万向板凸轮推杆等结构组成，通过将水流的流向转化成金属丝的拉压应变，实现对不定向水流流向的实时监测。

利用凸轮推杆机构在拉压过程中的偏转角度的不同，能够实现正负流向的区分。

对水流流向的理论计算公式进行了合理推导，并进行了室内传感器标定试验。

结果表明该传感器可以实现实时在线监测水流流向变化，误差始终保持在以内，具偏心轮在推杆上所产生的位移式中，为偏心轮的偏心距为偏心轮转动的角度分别为两推杆产生的水平位移。

两推杆所产生的水平位移理论上等于弹簧的变化量和金属丝的变化量，故两金属丝受到的外力如下−ε，−ε将式和式式分别代入式和式得−ε−ε−ε−ε式中，分别为两金属丝所受弹簧外力为弹簧刚度为金属丝长度为金属丝的弹性模量为金属丝的受力截面面积关于光纤光栅水流流向传感器的研制光学论文到的外力如下−ε，−ε将式和式式分别代入式和式得−ε−ε−ε−ε式中，分别为两金属丝所受弹簧外力为弹簧刚度为金属丝长度为金属丝的弹性模量为金属丝的受力截面面积。

表光纤光栅传感器参数本传感器在监测水流流向变化时，左侧金属丝先开始受拉，所以导致波长的变化量在开始时略大于波长，后流向逐渐增大时，波长变化量逐渐趋于相同。

但由于光纤光栅粘贴工艺和预拉力强度的问题，导致在流向增大到导致水流流向测量困难。

本团队曾研发了款可不定向监测水流流速的光纤光栅传感器，在此基础上，又首创性地提出了基于光纤光栅传感技术的水流流向监测传感器，可为我国桥梁施工建设与安全运营提供技术支持，为水文环境实时监测提供更多技术选择。

式和式中−−ε−ε−ε−ε联立式至式可得−ε−最后再结合的正负确定水流流向的大小。

试验分析试验内容传感器利用打印技术和精密加工相结流向变化，对有效分析和掌控水流对施工平台和桥墩的冲刷，合理维护水中墩台基础，确保施工过程和运营期间的安全具有重要意义。

水流流向的测量方式，最常见的有机械式热线式电磁式多普勒光学式式和放射性同位素式。

机械式流向传感器主要利用流体带动机械转子旋转来测量流向。

魏泽文等提出了种基于电容和压阻测量的非热式流向传感器，但是其灵敏度比较低。

王沛云等研发的流向磁阻传感器具有高精度低功耗等特点，但其也因易受电磁环境干扰而无法大规模应用。

日本公司和英国公司研制的电磁海流计，可以根据使用环境不同选择不同结构对水摘要为了实时监测大跨桥梁建设与运营过程中的水流流向变化，以有效分析和掌控水流对桥墩的冲刷，维护水中墩台基础，利用软件设计了种基于光纤传感技术的水流流向监测传感器。

该传感器由万向板凸轮推杆等结构组成，通过将水流的流向转化成金属丝的拉压应变，实现对不定向水流流向的实时监测。

利用凸轮推杆机构在拉压过程中的偏转角度的不同，能够实现正负流向的区分。

对水流流向的理论计算公式进行了合理推导，并进行了室内传感器标定试验。

结果表明该传感器可以实现实时在线监测水流流向变化，误差始终保持在以内，具有较方向发生变化，产生测量误差。

故在后期水流流速流向传感器的研发过程中，将加入阻尼机构以消除局部扰动引起的水流方向变化，进步提高传感器监测精度，以实现高精度的不定向水流流速流向体化监测。

参考文献刘建华可测上升流维海流传感器的结构设计与流场分析合肥合肥工业大学，魏泽文，秦明，黄庆安种新型硅压阻式流速流向传感器的设计仪器仪表学报，王沛云，秦平，陈鲁疆，等磁阻传感器在海流计流向测量中的应用研究海洋技术，史峰，程琛，王鹏飞海流计的应用方法气象水文海洋仪器，陈卓，任久春，朱谦基于倾斜测流的浮标海流计原型设计与实现自动化仪图图所示，其在传感器中的具体位臵如图所示。

分别为其转动中心，两大小形状完全相同的偏心轮圆心分别为。

其装配情况为转轴分别穿过两偏心轮转动中心，转轴与偏心轮通过键槽中的键固定且偏心轮上下分布，中间有垫圈相隔，安装时偏心轮与偏心轮的装配位臵偏转。

当偏心轮分别处于位臵和位臵时，由对称性可知封闭推杆分别处于位臵与位臵产生的位移和位移是相同的，无法区分和两位臵对应的方向，当偏心轮分别处于位臵与位臵时，明显位臵使封闭推杆产生的位移小于位臵使封闭推杆产生的位移，故利用两位臵使封闭推杆产生位移的差别，区分光栅水流流速传感器的设计光通信技术，钟志鑫，段君淼，张浩，胡军海光纤光栅水流流向传感器的设计水利水电技术，基金国家重点研发计划项目子课题省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题。

转轴转向转化为封闭推杆位移在转轴上加装偏心轮，以偏心轮边缘到转轴中心的不同距离对应转轴的不同转向，瞬时偏心轮随转轴顺时针转动时封闭推杆水平右移见图待正常工作时转轴转向不定，但封闭推杆只做图示位臵的左右平动。

转动时偏心轮将封闭推杆推到距转轴中心的不同位移，不同位移对应不同方向。

图凸轮推杆机构测位移实现为后期进步提高传感器测试精度提供参考。

通过对市场常规流向传感器参数的比较，充分体现了本传感器的测量优势。

实际水流环境较复杂，传感器在监测水流流向过程中，可能受到漂浮物和湍流的影响，引发局部水流扰动而造成水流局部方向发生变化，产生测量误差。

故在后期水流流速流向传感器的研发过程中，将加入阻尼机构以消除局部扰动引起的水流方向变化，进步提高传感器监测精度，以实现高精度的不定向水流流速流向体化监测。

参考文献刘建华可测上升流维海流传感器的结构设计与流场分析合肥合肥工业大学，魏泽文，秦明，黄庆安种新型硅压阻式流速流向传感器的设计关于光纤光栅水流流向传感器的研制光学论文表，宋大雷，周相建，陈朝晖，等海流计发展现状与发展趋势展望船海工程，赵新华，王永敏，潘国锋，等基于同位素测井技术的地下水流速流向测量系统研制科技信息，白景华多芯光纤流速流向测量技术研究秦皇岛燕山大学，李付军，张佰战，林桂宾，等斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析水科学进展，张浩，钟志鑫，胡军海，等光纤布喇格光栅水流流速传感器的设计光通信技术，钟志鑫，段君淼，张浩，胡军海光纤光栅水流流向传感器的设计水利水电技术，基金国家重点研发计划项目子课题省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室自主课题，取得了些有益的研究成果，得出如下结论提出的基于光纤光栅传感技术的水流流向监测传感器，可实现水流流向自适应监测功能和不定向水流流向的测量功能。

通过性能标定试验可知，本传感器具有较高的测试精度，误差范围始终保持在以内，满足实际桥梁等水中结构物所处水流环境水流流向的监测需求。

对试验误差来源进行了有效分析，为后期进步提高传感器测试精度提供参考。

通过对市场常规流向传感器参数的比较，充分体现了本传感器的测量优势。

实际水流环境较复杂，传感器在监测水流流向过程中，可能受到漂浮物和湍流的影响，引发局部水流扰动而造成水流局部，导致水流流向测量困难。

本团队曾研发了款可不定向监测水流流速的光纤光栅传感器，在此基础上，又首创性地提出了基于光纤光栅传感技术的水流流向监测传感器，可为我国桥梁施工建设与安全运营提供技术支持，为水文环境实时监测提供更多技术选择。

关于光纤光栅水流流向传感器的研制光学论文。

市场常规流向传感器对比查阅市场常规流向传感器的参数见表，可知本文所研发传感器在测量范围与精度方面具有较强优势，由于是均匀布拉格光纤光栅作为传感元件，其不易受外界环境干扰的优势得以在本传感器上得以体现。

表流向传感器参数对比结论与展望本文研究内容主要是基的流向。

关于光纤光栅水流流向传感器的研制光学论文。

市场常规流向传感器对比查阅市场常规流向传感器的参数见表，可知本文所研发传感器在测量范围与精度方面具有较强优势，由于是均匀布拉格光纤光栅作为传感元件，其不易受外界环境干扰的优势得以在本传感器上得以体现。

表流向传感器参数对比结论与展望本文研究内容主要是基于光纤光栅传感技术，围绕水流流向监测需求，设计了款可监测水流流向变化的新型流向传感器，对传感器的监测原理进行了详细的介绍，并推导了流向的理论计算公式。

对设计的传感器进行了标定试验，对误差来源进行了分析流向监测偏心轮和封闭推杆的设臵单个偏心轮由于其过转轴中心存在个对称轴，因此只能辨别的方向，而在监测过程中传感器需要做到对水流方向的精确识别，区分水流在平面上的流向，故增加个偏心轮和封闭推杆，偏心轮的装配位臵与偏心轮的装配位臵相差偏心轮的大小形状相同。

当偏心轮使封闭推杆在对称位臵产生位移相同时，偏心轮使封闭推杆产生的另位移可协助区分偏心轮的对称情况，如图所示。

图偏心轮偏臵与封闭推杆测位移凸轮推杆机构流向转化原理传感器上的两组偏心轮封闭推杆机构组成的凸轮推杆机构运动原理仪器仪表学报，王沛云，秦平，陈鲁疆，等磁阻传感器在海流计流向测量中的应用研究海洋技术，史峰，程琛，王鹏飞海流计的应用方法气象水文海洋仪器，陈卓，任久春，朱谦基于倾斜测流的浮标海流计原型设计与实现自动化仪表，宋大雷，周相建，陈朝晖，等海流计发展现状与发展趋势展望船海工程，赵新华，王永敏，潘国锋，等基于同位素测井技术的地下水流速流向测量系统研制科技信息，白景华多芯光纤流速流向测量技术研究秦皇岛燕山大学，李付军，张佰战，林桂宾，等斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析水科学进展，张浩，钟志鑫，胡军海，等光纤布喇格光纤光栅传感技术，围