基于FBG與PT100的液位測量技術(shù)及實驗研究.pdf

1、液位測量在工業(yè)生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及在生產(chǎn)控制中的廣泛應(yīng)用，人們利用計算機對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控與實時控制，與此同時，液位測量技術(shù)也隨之提出了更高的要求，實現(xiàn)高精度、高可靠性、安全性、低成本的液位測量一直是重點研究方向，同時趨向小型化與智能化的液位測量方式也是我國工業(yè)發(fā)展的迫切需求。
　　 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中液位測量所采用的方式各不相同，測量機理也不盡相同，有接觸式與非接觸式之分，不同應(yīng)用場合選擇不

2、同的方式。本文總結(jié)各種液位測量方式的優(yōu)缺點，提出了一種新的液位測量方式，通過測量溫度來測量液位高度。論文主要內(nèi)容如下:
　　 首先，介紹了光纖布拉格光柵FBG的結(jié)構(gòu)與成柵機理，通過耦合模理論對其進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)出FBG反射中心波長與光柵周期和有效折射率有關(guān)，為后面分析光纖布拉格光柵的傳感特性奠定了基礎(chǔ)。本文詳細(xì)說明了FBG的應(yīng)變和溫度傳感特性，并推導(dǎo)出溫度靈敏度和應(yīng)變靈敏度。從理論上說明其是一種優(yōu)異的傳感元件，可以將其溫度傳感

3、特性應(yīng)用于液位測量，并通過設(shè)計相關(guān)實驗論證該理論的可行性，使用FBGA光柵波長解調(diào)系統(tǒng)對光柵反射光譜進(jìn)行解調(diào)，最后使用有限元分析工具對光柵柵區(qū)進(jìn)行溫度場分析，進(jìn)一步細(xì)化FBG的溫度傳感特性。
　　 其次，從實際工業(yè)生產(chǎn)角度出發(fā)，利用PT100作為測溫元件應(yīng)用于液位測量，采用相同的測量原理，使用不同的方式去實現(xiàn)。基于PT100的液位測量采用兩種處理方式，一種是使用單片機，另外一種是使用PLC，每種方式都設(shè)計相關(guān)硬件電路，并通過實驗