【正文】 世紀 70 年代發(fā)展起來的一 種新興的光電子材料，光纖的最初研究是為了通信，它用于傳感器始于 1977 年。 渦街流量計應(yīng)用范圍的擴展 渦街流量計的應(yīng)用由于雷諾數(shù)的限制，在高粘度、低流速和小口徑情況下難以正確測量，量程受限。實現(xiàn)孔板流量計自動化計量的方案較多，目前主要有以下 4 種模式。目前常用的檢測方法按傳感器來分主要有 :熱敏元件，壓電元件，電容元件，應(yīng)變元件等，其中以壓電元件應(yīng)用最為廣泛。所以，對流體繞流時旋渦脫落特性的研究，對于深化和發(fā)展流體力學(xué)中的旋渦流動理論具有重要的學(xué)術(shù)意義。因此，在選擇具體方案時，應(yīng)著重考慮系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性和先進性。渦街流量計適用的管道口徑一般在 300 mm以下，測量的精確度對于液體大致在 %? ～ %1? ，對于氣體在 %1? ～ %2? ，重復(fù)性一般為 %? ～ %? 。我國天然氣貿(mào)易計量是在法定要求的質(zhì)量指標(biāo)下以體積或能量的方法進行交接計量，目前基本上以體積計量為主。 1 畢業(yè)論文 天然氣的流量監(jiān)測 Monitoring the flow of natural gas 2 摘要 隨著全球環(huán)保實業(yè)的發(fā)展，天然氣的開發(fā)和利用越來越被人們所重視。 孔板流量計自動計量 也是常見的方法有其獨到的優(yōu)勢。 渦街流量計不適用于測量低雷諾數(shù) ( 4102Re ?? )流體，一般液體平均流速下限為 m /s，氣體為 4～5m /s。 所以 渦街流量計 逐步顯示了它的優(yōu)勢 。 對旋渦 (渦街 )發(fā)生體形狀的研究 旋渦發(fā)生體是渦街流量計的關(guān)鍵部件，儀表的流量特性 (儀表系數(shù)、線性度、范圍度等 )和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數(shù)和排列方式密切相關(guān)。對渦街信號檢測方法的研究表現(xiàn)在對已有檢測方法的改進和新傳感技術(shù)在渦街頻率檢測方面的應(yīng)用。 1. .1 單變量變送器 +流量計算機 (或工控機 ) 就是 利用單變量模擬變送器分別檢測溫度、壓力、差壓，并將檢測到的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 4－ 20MA 模擬信號送人流量計算機 (或工控機 )的數(shù)據(jù)采集卡，通過 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在流量計算機 (或工控機 )上通過流量計算軟件計算出天然氣瞬時流量、累積流量以及實現(xiàn)其他輔助功能。 這需要在旋渦發(fā)生體形狀，傳感器結(jié)構(gòu)方面作優(yōu)化設(shè)計，以適應(yīng)不同的測量要求。由于光纖傳感器具有靈敏度高、電絕緣性能好、抗電磁干擾。緩沖涂敷層的作用是增加光纖的力學(xué)強度，保護光纖不受外力的傷害。多模光纖的斷面是纖芯粗、包層薄，制造、連接容易；單模光纖是纖芯細、包層厚，傳輸性能好，但制造、連接困難。 功能 型光纖傳感器 功能 型光纖傳感器是利用對外界信息具有敏感能力和檢測功能的光纖 (或特殊光纖 )作傳感元件，將 “ 傳 ” 和 “ 感 ” 合為一體的傳感器。 非功能 型光纖傳感器主要利用已有的其它敏感材料，作為其敏感元件，這樣可以利用現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)敏感元件來提高光纖傳感器的靈敏度。 13 第三章 檢測電路 放大電路 三極管放大電路 一個基本放大電路必須有如圖 31(a)所示各組成部分：輸入信號源、晶體三極管、輸出負載以及直流電源和相應(yīng)的偏置電路。下面我們以它為例，分析放大電路的工作原理。 iB=IB+ib 由于晶體管的電流放大作用， 集電極電流 iC 將隨 基極電流 iB 變化，如圖 32（ c）所示。 但對交流信號 uce，很容易通過隔直電容 C2 加到負載電阻 RL上，形成輸出電壓 uo。也可用電流源等效電路。 它是在放大器中的獨立電壓源短路或獨立電流源開路、 保留受控源的情況下， 從 RL 兩端向放大器看進去所呈現(xiàn)的電阻。 增益 Ai和源電流增益同樣 , 電流 Ais 分別定義為 : , , 2） 功率增益 18 功率增益表示放大器放大信號功率的能力， 定義為 : 一個信號源能夠提供的最大功率，就是信號源加到匹配負載上的功率，我們定義為信號源額定功率 , 它是度量信號源功率容量大小的參數(shù)。 在工程上，一個實際輸入信號包含許多頻率分量， 放大器不能對所有頻率分量進行等增益放大，那么合成的輸出信號波形就與輸入信號不同。如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等。 ① 電阻分壓器 在圖 38 中， 3 個 n 二 5 kD,的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器，它為電壓比較器 C C2提供兩個基準(zhǔn)電壓。 (1狀態(tài) )，就是接近 0V(0 狀態(tài) )。 設(shè)及端接高電平。 門電路一般有：與門、或門、非門、與非門、或非門等。 ② 頻率計數(shù)器：專門用于測量高頻和微波頻率的計數(shù)器。 設(shè) 流量速度為 V,則渦流旋轉(zhuǎn)的速度 n=K1* V , 設(shè) 葉片數(shù)為 M 個，則整形后輸出脈沖頻率 f=nM／ 60=K1VM／ 60 , 設(shè) 管道截 面積為 A ，則流量為 L=VA V=L／ A 代入上式得 f=K1LM／ 60A。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。 CD4069 CD4069 是六反相器集成電路（ IC），采用雙列式塑封裝（ 14 引腳），如圖 6所示。同理電平通過反相器 Ⅱ 和 Ⅲ 時，共需傳輸 2τ 的時間。 a. NE555 的特點有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。 Pin 3 (輸出 ) 當(dāng)時間周期開始 555 的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少 伏的高電位。當(dāng)這個接腳的電壓從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時啟動這個動作。 AT89C2051 片內(nèi)含有 2K字節(jié)的 Flash 程序存儲器， 128字節(jié)的片內(nèi) RAM。在設(shè)計中了解到了知識與實踐相結(jié)合的重要性，促使我以后能更全面的掌握所學(xué)知識，并能很好的應(yīng)用到工作當(dāng)中去。在這次設(shè)計中，我要感謝我的指導(dǎo)老師張彤教授，他在我的設(shè) 計過程中給予我寶貴意見并在論文撰寫過程中給予指導(dǎo)和幫助。 AT89C2051 不允許構(gòu)造外部總線來擴充程序 /數(shù)據(jù)存儲器，所以它不需要 ALE、 PSEN、 RA、 WR一類的引腳。 Pin 8 (V +) 這是 555 個計時器 IC 的正電源電壓端。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。 ，可與 TTL， CMOS 等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。按反相器求反的功能，從 Ⅰ 的 A 點 “0” 電平經(jīng) 3τ 后， Ⅲ 的輸出端從原來的 “0” 電平轉(zhuǎn)為 “1” 電平。每個反相器均可執(zhí)行邏輯的反相操作。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。 ④ 微波計數(shù)器：是 以通用計數(shù)器和頻率計數(shù)器為主配以測頻擴展器而組成的微波頻率計。 計數(shù)器 電子計數(shù)器 利用數(shù)字電路技術(shù)數(shù)出給定時間內(nèi)所通過的脈沖數(shù)并顯示計數(shù)結(jié)果的數(shù)字化儀器。 當(dāng)?shù)陀|發(fā)端 TR 的電壓低于 (1／ 3)VDD 時，比較器 C2輸出為高電平，使 Rs觸發(fā)器置 1(即 Q=1)，而 Q=0 使放電管 T 截止。 ③ 基本 RS觸發(fā)器 基本 RS觸發(fā)器是由 2 個或非門組成，及、 S 端為高電平有效，電壓比較器的輸出電壓是基本 RS觸發(fā)器的輸入信號，控制著觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。若在控制端 (CO端 )外加一個控制電壓，則可改變兩個比較器的基準(zhǔn)電壓 。幾乎所有 TrL類產(chǎn)品的型號最后 3 位數(shù)碼都是 555，所有 CMOS 產(chǎn)品信號最后 4 位數(shù)都是 7555。要把這種失真限制在允許值范圍內(nèi)，則放大器頻率響應(yīng)曲線中平坦部分的帶寬應(yīng)大于輸入信號的頻率寬度 。額定功率與負載大小無關(guān)，而實際得到的功率則與負載大小有關(guān)。 ro， ri只是等效意義上的電阻。衡量放大器性能的 指標(biāo)很多，現(xiàn)介紹輸入、輸出電阻，增益，頻率失真和非線性失真等基本指標(biāo)。 (2) 輸出電壓與輸入信號電壓相位差為 180 。其瞬 時值為 iC=IC+ic 現(xiàn)在討論集電極電阻 Rc 上的電壓降 uRc。 顯然 , 晶體管集電極 發(fā)射極間的管壓降為 UCE=UCCICRc。就雙極型晶體三極管而言，就是保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 非功能 型光纖傳感器 占據(jù)了光纖傳感器的絕大多數(shù)。因此，傳感器中的光纖是連續(xù)的。如圖 22所示，光纖由折射率為 n1稍高的纖芯和折射率 n2稍低的包層構(gòu)成，周圍介質(zhì)折射率為 n2,入射光線與光線軸線之間的夾角 α 稱為光線端面入射角；光線進入光纖后又射到纖芯和包層之間的界面上，形成包層界面入射角 β 。 光纖的種類 從構(gòu)成光纖的材料看，有玻璃光纖和塑料光纖兩大類，從性能和可靠性考慮，當(dāng)前大都采用玻璃光纖。 光纖傳感器的原理 光纖傳感器主要由光源、傳導(dǎo)光纖與光電探測器三個部分組成。如測量的溫度范圍為－200oC～ 400 oC，最高可承受壓力為 15 MPa,可測量管徑的范圍為 300mm,隨著新的頻率檢測技術(shù)和新的傳感技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為渦街流量計的工作范圍的擴展提供了可能。 多變量智能變送器 +工控機 此方式與模式 2比較，主要區(qū)別是變送器內(nèi)固化了流量處理軟件，使得變送器可以就地顯示瞬時測量參數(shù)和計算瞬時流量，并通過數(shù)字信號傳輸，送入工控機顯示和