研究目的
设计并评估一种高动态范围、高精度的流量传感器，用于量化大气和海洋中的混合过程，重点关注传感器方向敏感性，并与现有方法进行比较。
研究成果
该光纤流速传感器通过调节加热功率实现可调灵敏度，动态范围高达O(10^6)。其在低流速条件下具有优异性能且侵入性极小，但需进一步优化方向不敏感性，并通过与PIV和ADCP系统的现场对比进行验证。
研究不足
该传感器显示出方向依赖性，在流速估算中存在高达28%的差异，尤其在180度方向时更为明显。由于采样率差异以及ADV测量中可能存在的颗粒分布问题，其动态响应在高流速条件下可能无法完全匹配ADV。目前尚待进行现场测试以确认其在真实海洋环境中的性能表现。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用基于硅法布里-珀罗干涉仪（FPI）的光纤温度传感器，通过980纳米激光加热，利用对流热损失测量流速。设计采用单传感器节点方案，相比多节点方法可减少自遮挡效应和系统复杂度。
2：样本选择与数据来源：
在实验室水槽中开展受控水流测试，使用计算机控制的机械注射器生成水流，并与声学多普勒流速仪（ADV）进行对比校准。
3：实验设备与材料清单：
设备包含硅FPI传感器、单模光纤、980纳米激光器、波分复用器（WDM）、机械注射器、Nortek Vector ADV流速仪及数据采集系统；材料包括水和示踪粒子（亚利桑那尘）。
4：实验流程与操作规范：
通过激光加热传感器，在0至180度范围内以45度为间隔改变水流方向和速率。通过FPI波长偏移测量温度变化（采样率1kHz），并与ADV测量数据进行比对。
5：数据分析方法：
运用统计方法和对比图表，分析传感器的灵敏度（纳米/米每秒）、动态范围及方向效应等参数。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Fabry-Perot Interferometer
Silicon FPI
Used as a temperature sensor to measure flow velocity through heat dissipation effects.
-
Laser
980nm
Heats the silicon FPI sensor to induce temperature changes for flow measurement.
-
Wavelength Division Multiplexer
WDM
Couples the heating laser and probing light into the single-mode fiber.
-
Acoustic Doppler Velocimeter
Vector
Nortek
Used for comparison measurements of flow velocity in the lab tank.
-
Single-Mode Fiber
SMF
Transmits light to and from the sensor head for heating and sensing.
-
Mechanical Syringe
Generates controlled water flow in the lab experiments.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部
