基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)

基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)摘要：液壓系統(tǒng)是工業(yè)領(lǐng)域中常見的控制系統(tǒng)之一，流量、壓力和溫度是液壓系統(tǒng)中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。傳統(tǒng)的測(cè)量方法往往需要多個(gè)獨(dú)立的傳感器來(lái)測(cè)量這些參數(shù)，不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，還增加了故障的可能性。本文提出了一種基于光纖光柵（FiberBraggGrating，F(xiàn)BG）的液壓系統(tǒng)中流量、壓力和溫度同時(shí)測(cè)量的新技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)布置在液壓系統(tǒng)關(guān)鍵位置的FBG傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力和溫度的同時(shí)測(cè)量，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性和精確度。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)、流量、壓力、溫度、FBG1.引言液壓系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、航空航天、船舶等領(lǐng)域，流量、壓力和溫度是液壓系統(tǒng)中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)中，流量的測(cè)量通常通過(guò)流量計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，壓力的測(cè)量通過(guò)壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度的測(cè)量通過(guò)溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這些傳統(tǒng)的測(cè)量方法往往需要多個(gè)獨(dú)立的傳感器來(lái)測(cè)量不同的參數(shù)，不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)也增加了故障的可能性。因此，研究一種能夠同時(shí)測(cè)量流量、壓力和溫度的新技術(shù)，對(duì)于提高液壓系統(tǒng)的可靠性和精確度具有重要的意義。2.基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)光纖光柵（FiberBraggGrating，F(xiàn)BG）是一種基于光纖的光學(xué)傳感器，通過(guò)利用光纖中的光柵結(jié)構(gòu)對(duì)光的波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量。在液壓系統(tǒng)中，通過(guò)將FBG傳感器布置在關(guān)鍵位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力和溫度的同時(shí)測(cè)量。2.1FBG原理FBG傳感器是通過(guò)在光纖中的光柵結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)光纖受到外界的力、溫度等物理量的作用時(shí)，光柵的疲勞性會(huì)發(fā)生變化，從而引起光的波長(zhǎng)發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量波長(zhǎng)的變化，可以間接地獲得受力、溫度等物理量的數(shù)值。2.2測(cè)量原理及方法基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要包括以下步驟：（1）FBG傳感器的設(shè)計(jì)與制作：根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)和制作具有合適參數(shù)的FBG傳感器；（2）傳感器的布置與固定：將FBG傳感器布置在液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，固定在合適的位置；（3）光譜分析與信號(hào)獲取：通過(guò)光譜儀對(duì)FBG傳感器讀取到的光譜進(jìn)行分析，并獲得光信號(hào)；（4）信號(hào)解調(diào)與處理：利用軟硬件設(shè)備對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和處理，得到流量、壓力和溫度的數(shù)據(jù)。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論通過(guò)對(duì)基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，可以得到以下結(jié)論：（1）通過(guò)合理布置FBG傳感器，可以同時(shí)測(cè)量液壓系統(tǒng)中的流量、壓力和溫度；（2）基于FBG的傳感器具有較高的靈敏度和精確度，可以滿足液壓系統(tǒng)對(duì)參數(shù)測(cè)量的要求；（3）與傳統(tǒng)的多個(gè)獨(dú)立傳感器相比，基于FBG的技術(shù)能夠大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和精確度。4.結(jié)論本文介紹了一種基于FBG的液壓系統(tǒng)中流量壓力溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)布置在液壓系統(tǒng)關(guān)鍵位置的FBG傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力和溫度的同時(shí)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FBG的傳感器具有較高的靈敏度和精確度，能夠滿足液壓系統(tǒng)對(duì)參數(shù)測(cè)量的要求。相比傳統(tǒng)的多個(gè)獨(dú)立傳感器，基于FBG的技術(shù)能夠大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和精確度。該技術(shù)在液壓系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制中具有廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：[1]TaolinXing,PingLu.Simultaneousmeasurementofflow,pressureandtemperatureusingfibergratingsensorsinhydraulicsystems.OpticsandLasersinEngineering,2014.[2]WeizhenLin,WeilongDong,GuoguangLu.SimultaneousmeasurementofpressureandtemperatureusingfiberBragggratingandfiberopticSagnacinterferometer.OpticsandLasersinEngineering,2016.[3]TaoWei,ZhengqingSun,ZhenguoJing.Simultaneoustemperatureandpressuremea