用于油井相含率测量的光纤探针传感器研究

针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境,现有井下测量设备复杂,需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率测量的问题,设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料,利用气相和液相对光的折射率不同,通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相,从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。

应用于注水井的靶式光纤布喇格光栅流量传感器

为了解决注水井下安装和维护传感器难度大和成本高的问题,设计和理论分析了一种基于杠杆-铰链结构的靶式光纤布喇格光栅(FBG)流量传感器,将传感器结构中的FBG1和FBG3分别粘贴在杠杆-铰链两端构成差动结构,使传感器具有低启动与大量程特性;通过温度补偿光栅FBG2实现了温度和流量的同时测量。对传感器的结构进行了仿真与优化,得出传感器的优化参数,并以此参数为基础进行流量测量、重复性、温度测量、温度补偿、稳定性等实验。实验结果表明,该传感器可以同时测量流体流量和温度,其温度灵敏度为17.94 pm/℃,流量分辨率为0.039 L/s。

光纤法珀差压式流量传感器设计与实验研究

基于流体流动的节流原理,以孔板作为节流装置,2支光纤法珀压力传感器作为差压信号测量装置,研制了1种高精度光纤流量传感器。通过孔板两端压力传感器的压力差来测量流量,在质量流量测量范围0~100 g/s内,得到关于流量和压差开方的线性方程,其线性拟合准确度达到0.99995。研制的光纤流量传感器具有耐高温、抗电磁干扰、体积尺寸小巧、传感器端无源、测量精度高等优点。

基于双光纤布拉格光栅的流速传感器

设计了一种基于双光纤布拉格光栅的新型流速传感器,它包括双光纤光栅压强传感机构和文丘里管。导出了双光纤布拉格光栅的波长漂移差与流速的关系。压强传感机构中的密闭铝箔管横截面两边的压力差导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅的布拉格波长漂移。通过检测两个布拉格光栅的波长漂移差,得到被测流体的流速。双光纤布拉格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布拉格光栅传感器的交叉敏感问题。该流速传感器的动态测量范围为8～200mm/s。实验表明,双光纤布拉格光栅的中心波长随流速的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合得较好,该设计方案是切实可行的。

光纤流量传感器的进展

光纤流量传感器是光纤技术和传统流量检测技术相结合的一种新型流量传感器。利用光纤在流体中光的强度、相位、频率等受流量调制的特性 ,在传统流量传感器的基础上 ,可以制得新型的光纤流量传感器。

测定人血清白蛋白的荧光光纤流动免疫分析系统

用新型荧光光纤免疫传感流动分析测试系统 ,对人血清白蛋白 (HSA)进行测试 ;将偶联于微晶纤维素表面形成的HSA固相抗体与待测HSA(抗原 )、荧光标记抗原 (FITC_HSA)竞争性结合 ,经稀碱液处理 ,固相载体与抗原抗体复合物分离 ,用新型荧光光纤免疫传感流动分析系统测定解析液的荧光值 ,以求得待测HSA的含量 ;该法检出限为0.1g/L ,日内RSD0.91 %～6.4 % ,日间RSD1.8 %～8.0 %,加标回收率91 %～120 % ;用该法测定注射用HSA,与临床检验常用的溴甲酚绿法对照,具有良好的相关性 (r=0.9808)。

一种新型FBG热式液体流量传感器

光纤布拉格光栅热式流量传感器目前只适用于气体流量,为扩大其应用领域,设计了一种可用于液体流量测量的新型光纤布拉格光栅热式流量传感器。该光纤布拉格光栅热式流量传感器使用陶瓷加热片以恒定功率提供热量,不同流量的液体经过传感器时带走的热量不同,通过检测光纤布拉格光栅中心波长的变化就可以测得传感器的温度变化,进而推导出液体流量大小。通过温度传感测试实验和流量传感测试实验,验证了所设计的传感器可用于液体流量测量。实验结果表明,该传感器的流量测量范围为40.575~550.664 L/h。

油气井生产测井中的光纤传感技术

本文系统地分析了常规生产测井仪器流量、温度、压力、持率、密度、伽马传感器应用于油藏监测、生产测试和油田开发中存在的问题,总结了新一代流量、温度、压力、持率、密度、伽马仪的光纤传感器的原理、特点,国内外研究现状及应用情况,论证了光纤传感技术以其独特的优势取代传统电子传感技术的发展趋势及这些新型生产测井仪器在油田测试与油藏监测中的应用前景.

光纤化学传感器—流动注射分析联用技术在线监测兔尿中呋喃妥因浓度

用光纤化学传感器－流动注射分析联用技术，以固定了荧光分子探针芘丁酸的醋酸纤维素膜作为分析物识别器，在线监测兔尿中呋喃妥因浓度。方法的回收率为９６．５％～１０２．９％。日内、日间ＲＳＤ为１．５％～３．８％。尿药浓度在２～１００μｇ·ｍｌ－１范围内呈线性关系，相关系数０．９９８３。当信噪比为３时，最低检出限为０．７４μｇ·ｍｌ－１。应用该法测定了６只家兔口服呋喃妥因后的尿药一时间曲线，并据此提取了药代动力学参数。同时用高效薄层色谱法对该法的选择性进行了验证。

压差式光纤Bragg光栅流量传感器

采用文丘里管式节流管和光纤Bragg光栅压强机构设计了一种压差式光纤光栅流量传感器。该传感器中将两根光纤光栅分别粘贴在两个垂直固定于圆筒壁内的等腰三角形悬臂梁中心线上,有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,提高了测量精度。实验测试结果表明,光纤光栅流量传感器中布拉格波长漂移量与流量的函数关系为二次曲线,实验结果与理论分析值符合得较好,其相对误差为2.9%。为了进一步减小误差,应选用光纤、粘结剂及波纹膜片三者杨氏模量相近的材料。

基于光纤光栅的物体表面附近温度场测量

提出一种利用光纤布喇格光栅温度传感器测量物体表面法向局域内温度场分布的新方法.将多个毛细管封装的波分复用光纤光栅温度传感器串接,沿待测位置法线方向平行于表面等间距放置,对法向局域内的温度进行准分布式监测,封装后的传感器响应时间为2.74s.利用ANSYS软件对空气的热稳态层流进行分析,获得温度场分布的等值线图.实验得到温度随高度变化的一阶变化率为-24.262,二阶变化率为10.117 2,而ANSYS仿真结果给出的分别为-22.842和8.613,两者基本相符,验证了此测量方法的可靠性.该技术为了解温度场的局域分布提供了技术支撑,为航空器选材和构型的确定提供新的测试方案.

流动注射-荧光光纤传感器测定盐酸

将 3 羟基 4′ N ,N 二甲氨基黄酮甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯共聚 ,制备了含荧光基团的高聚物 (PFMB) ,以PFMB为敏感膜研制了一种荧光猝灭型的盐酸光纤传感器。在Fe 存在下 ,猝灭效率大大增加 ,猝灭机制主要包括Fe 与Cl- 形成络合物的初级内滤效应和该络合物与PFMB形成非荧光复合物两种作用。该传感器可直接用于 0 .1～ 6.0mol L盐酸的测量。与流动注射联用可测量 0 .1～ 1 2 .0mol L的盐酸。传感器具有良好的重现性和可逆性 ,响应和恢复时间均小于 4 0s。

光纤涡轮流量传感器及检测系统研究

介绍一种利用光学方法检测涡轮转速的光纤涡轮流量传感器及检测系统。它具有信噪比高、量程比大的优点．试验表明，光纤涡轮流量传感器的量程比高达４０：１，比常用的磁电式涡轮流量计大３倍，可满足航空发动机过渡态燃油流量的宽量程测量要求．还详细介绍了光纤涡轮流量传感器的结构和工作原理、温度修正原理，以及检测系统的硬件电路。最后给出传感器标定结果，并讨论了在航空发动机燃油测量中的应用。

血氧含量和血流量变化光纤检测系统的研制

提出了一种利用内耳血氧含量及血流量变化作为检测参数的测量系统。在波长分别为660 nm和810 nm处,利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外光的吸光系数不同的原理,依据朗伯-比尔定律推导出适于测量血氧含量及血流量变化的工程公式,设计的传感器实现了测量内耳组织血氧饱和度和血流量变化两种人体生理信号的采集和转换。该系统通过输送数据到PC机,实时反映二者的关系,实验结果表明,在20%~100%血氧饱和度范围内,测量精度为3%,从而为人体眩晕判断提供了较有力的理论依据。

一种高灵敏度光纤流量计

叙述了一种能解决传统流量计中存在一些问题的光纤流量计 ,并具有灵敏度高 ,结构简单的特点。当保偏光纤置于外部场中时 ,光纤中两正交模式传播速度会发生改变 ,导致其相位的不同。根据这一特征 ,传感器能测量管道截面流体的均压。

流速/温度共采的光纤布拉格光栅涡轮流速传感器

为实现敏感元件仅为单一光纤光栅流速传感器的多参数同时测量,提出了一种流速/温度共采的光纤布拉格光栅(FBG)涡轮流速传感器。该传感器通过涡轮实现流体冲击力对光纤光栅中心波长的频率调制,解决光纤光栅温度应变的交叉敏感,理论计算得到其流速检测灵敏度为2.91·10-2 m/(s·Hz-1)。为测试传感器的性能,搭建了传感器测试系统,并选取光纤动态解调仪解调的光纤光栅中心波长动态信号作为试验原始数据。应用快速傅里叶变换(FFT)法分析试验数据,得到传感器流速的检测下限为0.541 7m/s,检测灵敏度为2.57·10-2 m/(s·Hz-1),检测精度为25mm/s,略小于理论计算值,其主要原因在于圆管内流体的流速并非均匀分布的匀速运动,管道内壁对流体具有一定的黏滞力。应用经验模式分解分析原始数据获取其趋势项信号,得到该传感器的温度灵敏度为10.6pm/℃,检测精度为0.5℃。

流动注射-光纤化学传感荧光法测定维生素B_2的含量

结合流动注射，流通池和光纤化学传感技术，建立在线荧光法检测系统。将维生素B2片溶解于1%冰醋酸水溶液中，流动注射法把维生素B2溶液注入检测系统，在流通池中进行荧光检测维生素B2溶液的含量。结果表明，维生素B2最大发射波长为530.93 nm，质量浓度在2.6×10-3~13.2×10-3 mg/mL与荧光强度呈良好线性关系，检测线为4.74×10-5 mg/mL，定量线为9.07×10-4 mg/mL，日内精密度为1.67%，日间精密度为2.23%，回收率为98.04%~102.62%。

光纤流量传感器

讨论了典型光纤流量传感器结构及原理，介绍了实际测试系统实验方案。

一种基于AT89C51的光纤温度传感器的软硬件实现

设计了一种基于AT89C51单片机的光纤温度传感器的硬件电路和软件流程,系统采用性能良好的AT89C51单片机,系统主要有信号采集电路、A/D转换电路、键盘和显示电路、光电转换电路、数据通信电路等组成。详细介绍了各部分电路功能,并给出了系统控制软件,对该系统搭建了实验平台,并进行了模拟实验。实验结果表明:在温度上升和下降阶段,该温度传感器显示的结果跟实际温度基本一致,说明该温度传感器具有较好的测温性能,但是在上升阶段和下降阶段显示的结果并不完全一致,这也正好反映了此光纤温度传感器的测量迟滞性。

油气水三相流产出剖面光纤持气率计的设计与理论研究

采用手工研磨的方法制作双纤锥形结构光纤探头,通过硬件电路实现用于油气水三相流持气率测量的光纤探针传感器的设计。室内实验结果表明,双纤结构的光纤探针持气率计具有光路简单、易于检测、稳定性好等优点。