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《昆明理工大学》 2010年
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浮子式光纤Bragg光栅密度传感器

牛生辉  
【摘要】:在物理学、化学、计量学等学科中密度反映了物质成分组成及性质的稳定,作为液体密度测量的传感器被大量应用在石化、冶金、材料等工业领域,以保证生产过程各环节中液体的性质稳定,并为进行经济核算提供可靠的依据;维持正常生产、保证产品的产量和质量,以及保证安全生产。 本课题选用等强度悬臂梁作为敏感元件,采用光纤Bragg光栅作为传感元件,使用浸没浮子式测量方式,设计加工传感器机械结构,选择水及盐水作为实验研究对象,利用浮子通过浮力传递杆带动等强度悬臂梁产生挠度的机械运转的可重复性,使得刚性粘贴在悬臂梁上的光纤Bragg光栅产生波长移位。并且利用粘贴于悬臂梁上下表面的传感光栅对温度和密度响应的差异性,可实现密度测量的同时消除温度对其影响。本文的主要研究内容如下: 1、浸没在液体中的浮球体积为定值时,浮球浮力变化导致拉力杆拉动悬臂梁产生应变,通过粘贴在等强度悬臂梁上的光纤Bragg光栅波长移位量变化与悬臂梁所受应力应变呈线性关系建立传感模型; 2、等强度悬臂梁选45号钢,工作长度40 mm,最底边宽10 mm,厚度1.5 mm,光纤Bragg光栅原始波长1555 nm,根据传感模型,设计并加工制作测量液体密度的浮子式光纤Bragg光栅密度传感器;计算出该传感器的理论灵敏度为5.03 pm/(kg/m3);理论分辨率为:0.1988(kg/m3)/pm; 3、通过实验验证,传感器的测量灵敏度为1.2 pm/(kg/m3);测量分辨率为:0.83(kg/m3)/pm;重复性误差为65.354kg/m3。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP212.14

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【参考文献】
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