【摘 要】
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在燃气配送管网中,中压管网燃气经燃气调压柜直接输送至终端用户。燃气遇明火易燃易爆,现阶段调压柜主要采用电子式流量计,存在易受电磁干扰、电气防爆等问题,急需一种低成本、本质安全的燃气流量计量设备。本文在分析各种燃气流量计优缺点的基础上,针对城市燃气调压柜流量计量的实际需求,采用激光加热模块及光纤光栅取代传统热式流量计的加热电阻丝及热敏电阻,实现无电测量。采用980nm半导体激光器作为激光加热光源,采
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在燃气配送管网中,中压管网燃气经燃气调压柜直接输送至终端用户。燃气遇明火易燃易爆,现阶段调压柜主要采用电子式流量计,存在易受电磁干扰、电气防爆等问题,急需一种低成本、本质安全的燃气流量计量设备。本文在分析各种燃气流量计优缺点的基础上,针对城市燃气调压柜流量计量的实际需求,采用激光加热模块及光纤光栅取代传统热式流量计的加热电阻丝及热敏电阻,实现无电测量。采用980nm半导体激光器作为激光加热光源,采用1550nm DFB激光器作为光纤光栅解调元件,应用STM32微处理器作为系统控制核心,实现新型光纤热式流量计。论文详细分析了基于金氏定律的热式流量计量原理,把光加热及光纤光栅传感原理相结合,完成了激光加热、温度调谐DFB激光器、信号解调等各部分的设计制作。在流量计激光加热模块测试温升达到74℃时,激光加热效率为0.1℃/m W,光纤光栅测温模块测试温度灵敏度为9.9pm/℃。光加热驱动电路输出电流短期稳定度为0.94‰,电路输出1A时驱动980nm激光器输出功率523.4m W,驱动效率0.64m W/m A。温控电路控制热电致冷器温度19.13℃～62℃,温控分辨率0.8℃/50m V。温控调谐分布反馈激光器波长范围1547.845nm～1552.601nm,波长调谐精度2.9pm/m V。搭建流量计模拟实验平台,完成流量计标定测试,在流量为9kg/h～30kg/h范围内,激光加热功率为390m W时,温度差下降了8.1℃。综上,基于激光加热的光纤光栅热式燃气流量计,其探头部分采用全光纤设计的无电热式测量,具有本质安全、低成本等独特优点,在燃气流量计量领域具有良好的应用前景。
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