Fiber Bragg panjarasi (Fjg) dengiz suvining chuqurligini o'lchash uchun sensor

Doimiy ravishda okean harorati va chuqurlikdagi profillarni doimiy ravishda o'lchash talablariga javob berish, tolali Bragg Grating (Fjg) Dengiz suvi chuqurligini o'lchash uchun bosimni o'lchash dazmolilik hissi hissi FBG harorati hissalarini ishlatadi. Haroratning haroratiga mos kelmaydigan vaqt tufayli, Mezshoskal Edddiy va jabhalar kabi harorat o'zgarishi bilan dengiz suvi bosimi sinovida og'ish bor. Ushbu hodisani hal qilish uchun ikki tomonlama tolali bosimli bosimi bosimi bosimi bosimi. Haroratni qoplash va bosimli tolali tolali tolali tolali tolali po'stinlar bosim sensorining chekkasida (Eski panjara elastik membrana bilan bog'lanmaydi va faqat haroratga ta'sir qiladi), uning haroratiga javob beradigan xususiyatlar muvofiqlikka yaqin. Eksperimental test natijalari shuni ko'rsatadiki, harorat qoplanishi va bosim tolali maqtovlar sensori haroratga javob berish vaqtiga ega 1.45 s va 1.52 s, mos ravishda, javob berishda yaxshi izchil. Dengiz sinovlari orqali, FBB bosimi sensori va ma'lumot bosimi o'zgarishi o'rtasidagi korrelyatsion koeffitsienti yuqori darajaga teng ekanligi tekshirildi 0.9906, bu harorat nomuvofiqligidan kelib chiqadigan o'lchov xatolarini asosan yo'q qiladi va aniq bosimni o'lchashga erishishi mumkin.

Dengiz suvining harorati va chuqurligi dengiz atrofidagi ekologik monitoringda muhim parametrlardir. Ushbu parametrni sotib olish ko'pincha atrof-muhit omillarining o'zgarishiga ta'sir qiladi. Dengiz suvidagi turli xil sovuq suv massalari va mezoskeale Eddinglarning harorat va chuqur profilini olish uchun, An'anaviy tashlandiq haroratli haroratli vositalar XBT suv oqishi va oqishi zimasligida suv oqib ketishi va oqish xavfi tufayli hisoblash xatolariga moyil, va chuqurlikdagi ma'lumotlar dengiz to'lqinlari va harorat o'zgarishi bilan osongina ta'sir qiladi. To'satdan pishirilgan tolali panjara sensori kuchli pirojlanish sensori kuchli aralashuv qobiliyati kabi afzalliklarga ega, yuqori sezuvchanlik, kichik o'lcham, Ichki izolyatsiya, Uzluksiz o'lchash, va ko'p sensor taqsimlanganligini o'lchash. Bu sovuq suv massalari va mezinale Eddinglarning harorat va chuqurligi to'g'risidagi ma'lumotlarni aniq va diqqat bilan tasvirlash mumkin, uni dengiz muhitida qo'llash uchun mos.

Biz Fiber Bragg Grating-da sud sinovlarini o'tkazdik (Fjg) Shimoliy Sarg'ish dengiz mintaqasida bosim va sensorlar, va FBG tazyiqsiz sensorlari va ma'lumot bosimi sensorlari orasidagi qiyosiy testni to'ldirdi. Ma'lumotlarga muvofiq ishlov berish orqali, Mezshoskal Eddiki va jabhalar kabi dengiz sohalarida to'satdan o'zgarishi aniqlandi, FBG bosimi sensori va ma'lumot bosimi sensorlari tazyiqlari orasidagi o'lchovlar darhol ko'payadi. Biroq, Harorat o'zgarishi sezilarli bo'lmasa, Bunday hodisa yo'q. Tahlil qilish sababi shundaki, FBG bosimi sensori va FBG haroratiga javob berish vaqti nomuvofiqdir, natijada FBG bosimi sensori nuqsonlari paydo bo'ladi.

Ziddiyatli haroratda javobsiz javob berishga javoban, Ushbu maqola asosan uchta jihatdan tadqiqotlar o'tkazadi:

1) Dual tolali Bragg Gratags bosimi sensorining yangi turini loyihalash, haroratni qoplash va bosimli tolali tolali tolali po'stlog'lar sensori va markaziga parallel ravishda, shuning uchun ular haroratdan bir tekis ta'sir qiladi;

2) Harorat koeffitsiyasini belgilash uchun qadoqlangan sensorning harorati va bosimining sezgirligini kamaytirish;

3) Dengiz sinovlari orqali sensorda haroratning ta'sirini o'tkazish va uning izchiligidagi sensorlar bosimi bilan bog'liqligini tekshiring.

Sensorlarni loyihalash va qadoqlash

Yuqori sezgirlik talablariga javob berish uchun, Suv bosimiga chidamliligi, va javob xususiyatlari, Yangi Dual FBG bosimi sensori diafragma tipidagi struktmni sezgirlashtirish texnologiyasini qabul qiladi. An'anaviy qadoqlash usullari bilan taqqoslaganda, Membrana qadoqlash kambag'allik kabi kamchiliklarga ega, Dinamik o'lchov uchun yaroqsiz, yuqori haroratlarda oson qarish, va seriyali aloqada qiyinchiliklar. Biroq, Membrana qadoqi katta hajmga erishish va yuqori sezgirlikka erishishda yaxshi ishlashga ega, va dinamik sudramatni o'lchash uchun ishlatilishi mumkin. Ikkilamchi FBG bosimi sensor metalllashtirilgan tolali pibginglardan foydalanadi, bu lazer payvandlash orqali membrananing markaziy va qirrali pozitsiyalariga parallel ravishda payvandlanadi (Harorat qoplangan tolali tolali pufakchalar membrana bilan bog'lanmang, faqat taglikka payvandlangan).

Optik tolali panjara sensorlarining sekatik va jismoniy vakili

Maxsus qadoqlangandan keyin, FBG bosimi sensori tomonidan issiqlik optik koeffitsi nazariy hisob-kitoblarda o'zgarmadi, Ammo uning termal kengayishi stressni o'zgartirdi. Harorat va to'lqin uzunligining o'zaro bog'liqligi - bu dona b = l b [ a + r + (1-Pe)(A – a) D i (1)

FBG bosimi sensori suv bosimi o'zgaruvchanligini FBG eksenel zo'ravonligiga o'zgartiradi, va To'ldiriladigan to'lqin uzunliklarini aniqlash orqali dengiz suvi bosimi signalining ma'lumotlarini tiklang.

FBG va aksincha tolalarning izohli shtammidagi o'zgarishlar [11] DL = (1-Pe) a a l b e f (2)

Formulada l b remontiv to'lqin uzunligi, va pe - bu tolaning elastik optik koeffitsienti.

Termal balansi buzilmayapti deb taxmin qilsangiz, diafragma tsilindr bilan qadoqlangan sensorning naychasining harorati bilan taqsimlanishi bir xil, Vaqt o'tishi bilan haroratning differentsial tenglamasi [10] D tdt = g a (TF-T) Vcp r (3)

Formulada, TF - bu atrof-muhit harorati, va t - bu metall naychaning harorati, Suv va metall sirt orasidagi issiqlik koeffitsienti, metall diafragma naychasining sirt maydoni, r， Cp va v zichlik, Muayyan issiqlik sig'imi, va metall qobiq naychasi hajmi, mos ravishda.

3 Eksperimental sinov

3.1 Sensor harorati sinovi

FBG sensor eksperimental sozlashi FBG PBB bosimi sensori uchun haroratga nisbatan sezgirligini aniqlash uchun ishlatiladi, va harorat sezgirligi qadoqlangan sensorda amalga oshiriladi. Kalibrlash doimiy haroratli suv hammomida amalga oshiriladi, Sneb56-dan ma'lumotning harorat sensori sifatida foydalanish. Tanlamoq 8 harorat nuqtalari oralig'ida 2-35 ℃, va har bir harorat nuqtai nazaridagi barqaror vaqt kam emasligiga ishonch hosil qiling 1 soat. Har bir barqaror harorat nuqtai nazaridan o'rtacha 2 harorat va to'lqin uzunlikdagi o'zgarishlarni aniqlash uchun daqiqa. Rasm 3 Kunduzgi ma'lumotlarni qayta ishlash dasturidan foydalanib kvadratmatik moslashuv orqali olinadi. Harorat qoplanishi va bosimli tolali maqtovlar Dual FBG bosimi dazinlarining harorat sezgirligidir 29.11 va 28.80 kechqurun / ℃, mos ravishda, va mos keladigan chiziqlar R2 0.999 99 99.

Harorat to'lqin uzunligi kvadrat chiziqli egri

3.2 Sensor bosimi sinovini tekshirish

3.2.1 Sensor harorati sensorning harorati to'lqinlantirilganligini tekshirish uchun tolali tolali tolali tolali kuchlanish tolali tolali tolali tolali tolali tolali tolali tolali tolali tolali moddalar, Laboratoriyadagi sensorda bosimli kalibrlash testlari o'tkaziladi. Tajribada, bosimni kalibrlash uchun bosimli idish ishlatilgan, va SBBE56 harorat sensori ma'lumot harorati sifatida ishlatilgan. Jami 9 Bosim va bosimni kamaytirish testlari uchun bosim nuqtalari tanlandi, bosim doirasi bilan 0-0.8 MPa va har bir o'sishi 0.1 Mpa.

Ko'rinib turibdiki, harorat o'zgarishini olib tashlaganidan keyin, harorat qoplanganligi sensorning tolali panjarasi bosim doirasiga kiradi 0-0.8 Mpa, yurak to'lqinlari uzunligi bilan 0.01 bosh vazir. Harorat qoplanadigan hislarni qoplash tolali panjara membranada emas, sbe56 mos yozuvlar tuyg'usining o'lchov xatosi tufayli yuzaga keladi. Harorat qoplanadigan tolali optik panjaralarga tashqi bosim ta'sir qilmasligi aniqlandi. Haroratni qoplash optik tolalari bo'yicha kuchlanishni amalga oshiring.

Sensor bosimini kalibrlash testi: Bosim va harorat parallel ravishda qadoqlash sensordagi sensorni kompensatsiya qilishdi, ularning markazi to'lqin uzunliklari bosim o'tkazmasdan haroratga ta'sir qiladi. Bosimning tazyiqqa chidamliligi testi bosim sensori bilan qoplanadi. Shuning uchun, Tashqi bosimga duchor bo'lganda, sensor bosim tolasining haroratini o'z ichiga olgan o'zgarishi bilan tolali tolasining harorati qoplashi mumkin tolali tolali tolali novdalarni qoplaydi.

Bosim sensorining sezgirligini aniqlash uchun, bu, O'lchovli bosim qiymati va haroratning qoplanadigan tolali bosim tolali panjasi o'rtasidagi moslashuvlar, bosimli kalibrlash testi talab qilinadi, Va matbuot jarayoni yuqoridagi kabi bir xil. Kelib chiqi-dan foydalanib mos keladigan moslamalar sezgirlikning etishishi ko'rsatilgan 959.017 Bosh vazir / MPA, chiziqli r2 bilan 0.999 9. U yaxshi takrorlanadigan va yuqori dengiz suvining bosimini o'lchash uchun javob beradi.

FBG tazyiqli dazinlarining to'lqin uzunlik bosimi kvadrat mos keladigan egrilasi okean sinovidagi FBB bosimi sensorlari uchun ishlatiladi, qayerda 1 MPA taxminan chuqurlikka mos keladi 100 dengiz suvidagi metr. FBG bosimi sensori harorat qoplamaydi, Har bir uchun 1 The Atrofning haroratining o'zgarishi, uning to'lqin uzunliklarini burish 28.80 bosh vazir. FBG bosimi sensori sezgirligi 959 Bosh vazir / MPA, va tegishli bosim o'zgarishi 0.030 Mpa. Chuqurlik xatoga erishish mumkin 3.0 shodlik. Shuning uchun, bosimni o'lchash jarayonida, O'lchov xatolarini kamaytirish uchun FBG bosimi dazmollik sensorlarida real vaqt rejimida va aniq haroratni qoplash juda zarur, va nomuvofiq javob berish vaqtini hal qilish ushbu maqolaning asosiy tadqiqot maqsadi hisoblanadi.

Haroratning ta'sirini o'tkazish vaqti testi tezda FBG bosimini va uning haroratini qoplash sensori sovuq suv idishidan yuqori haroratli suv idishiga siljitadi, va haroratni o'chirish orqali real vaqt rejimida uning haroratining o'zgarishi kuzatiladi. Harorat sensorlari uchun dinamik javob kalibrlash usuliga muvofiq, javob vaqti 63.2% barqaror haroratga erishish uchun zarur bo'lgan vaqt. Shaklda ko'rsatilganidek 6, Sensor tolasini qoplaydigan haroratning javob vaqti 1.45 s, Vaqt o'tishi bilan bosim tolasining javob vaqti 1.52 s, javob berish vaqti bilan 0.07 ular orasidagi, bu asosan izchil. Bu yangi ishlab chiqarilgan ikki tomonlama Fiber Bragg Grags bosimi sensori yaxshi haroratli ta'sir ko'rsatadigan xususiyatlarga ega va sezgir sensorli javoblar natijasida kelib chiqadigan xatolarni o'lchash xatolariga ta'sir qiladi.

Iyulda 2017, Sariq dengiz sohasida tajriba o'tkazgandan so'ng, Rasm 7 asl ma'lumotlarni qayta ishlash dasturi orqali olingan. Harorat qoplamasi tolali tolali panjara va bosim tolali maqtovlar sensorning bir xil haroratli javob berish vaqtiga ega. To'satdan harorat o'zgarganda 6, FBG bosimi sensori real vaqt rejimida haroratni aniq qoplay oladi. Nomuvofiq haroratda javob beradigan o'lchov xatosi asosan bartaraf etildi, va sensor va alec o'rtasidagi korrelyatsion koeffitsion yuqori darajada 0.9906.

FBG bosimi sensori va alec ma'lumotlari

Ushbu maqolada FBG bosimi va haroratni qoplash sensorlarining haroratiga ziddiyatli masalalarni tekshiradi. Yangi ikki tolali Bragg brigayatni ko'paytirish sensori, Haroratning javob vaqti mustahkamlikka yaqin. Avval, Harorat koeffitsiyasini belgilash uchun sensorning harorati va bosimining sezgirligini aniqlash.

Javob vaqtidan keyin sinov, Harorat qoplamasi tolali tolali tolali panjara va bosimli bosimli bosimli bosimli bosimni panjara qilish haroratning harorat vaqtiga ega 1.45 s va 1.52 s, mos ravishda. Dengiz sinovlari orqali, Sensor haroratga nisbatan yaxshi dinamik javob xususiyatlariga ega ekanligi tasdiqlandi, Asosan, bosim sensorlarida haroratning keskin teskari ta'sirini bartaraf etish. Okean harorati va chuqur profilni o'lchash talablariga binoan dengiz muhitini o'rganish uchun katta ahamiyatga ega.

Optik tolali harorat sensori, Intellektual monitoring tizimi, Xitoyda tarqalgan optik tolali ishlab chiqaruvchi