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光纤折射率传感器在测量油浓度的应用

御风天下

2018/12/20

其他仪器综合讨论

关于润滑油浓度比（OCR）对制冷系统效率的影响，已经做了大量的研究。事实上，起到压缩机润滑和密封作用的润滑油在整个制冷系统不可避免地会留下痕迹。即使只有很小量润滑油在系统内被检测到，数量一定会随时间和机械部件磨损的不断扩大而增加。OCR是如何变成人们关注的对象的呢？许多研究已证明制冷剂中含有少量的油将会增加系统的效率，但是混合物中的油含量达到一定水平时，性能将大幅降低。而一些系统随着混合物中油含量过低时（<1%），效率也会降低。

检测制冷剂中油含量最常用的方法就是取样称重法。然而，该方法是非常耗费时间的，在系统中取出一定量的油和制冷剂，而且所得的结果不能反映实时的现象。因此，很多人试图开发其它方法来取代这一传统检测方法，以明确量化混合物的确切成分。多年来，已经研究出大量的技术方法来成功实现实时检测冷却系统中处于工作状态的流体的浓度。这些方法包括广泛的光谱技术；从液体密度检测到声速法、光吸收法、非传导性常数法、最后是折射率测量法。然而，并非所有这些技术都是令人完全满意的，并使人确信得出的结果是准确的、可靠的和有价值的。因此，FISO技术公司开发出由光纤折射率传感器 -FRI和光纤信号调理器 - TMI组成的系统能精确测量OCR。该OCR检测解决方案满足了工作在制冷领域的工程师们提出的检测要求。

FISO公司是一家在光纤传感器方面技术领先的开发商和制造商。其致力于在恶劣环境和具有挑战性应用领域中向客户提供创新的可靠的参数检测的解决方案。光纤传感器除了尺寸小以外，还具有精确高、本质安全和不受射频、电磁波和微波辐射的干扰等优点。 FISO的目标市场是过程控制、医学、航空航天、国防、能源以及科学和学术性研究等领域。
FISO的产品由经验丰富的工程师按客户的需求而设计。他们了解工作在具有挑战性环境的客户，了解客户需要尖端技术的产品。FISO一个最强有力的竞争优势是能够快速对客户的需要做出响应。如果必要，还可为客户定制解决方案。我们努力给客户提供最好的产品和技术。
自2005年起，FISO公司通过了SGS评估和认证，并日复一日严格实施其质量制度规定，通过提供符合特定要求的产品和服务，努力满足客户的需求FISO量化制冷剂中油含量的解决办法是基于折射率检测的方法。当光纤传感器安装在混合物中时，被测液体填充于FP腔中，FP腔长度的变化与被测液体的折射率（RI）成正比例关系。被测RI相对的有效折射率为信号调理器光源的光谱分布所涵盖。它的中心波长处于800 nm左右。首先，用户要校正并找到折射率与油/制冷剂混合物标样的对应关系。然后，这些初始数据将被用于建立校准公式或校准表。即使系统对非常广的油浓度范围进行检测时，也要限制校准范围，以提高精度。
FISO公司的专利技术白光正交相关仪(White-light Cross- Correlator) 提供了独一无二且极具实力的测量FP腔绝对长度的方法。此法的测量结果具有惊人的精确度、非常好的线性和一致性。

如图所示，宽带光源发出的光发射到2x2耦合器的一个臂上，然后传到FP仪。经由FP仪波长调制的光信号被反射回信号调理器，聚焦成一线，经专利技术的白光正交相关仪传输之后，由线性CCD组合器检测。白光正交相关仪就象一个立体分布的FP 腔，其腔的长度沿着横向位置而变。面对CCD组合器，每一个像素都与预定义的类似于FP的腔长度有关。因此仪器工作起来就像一台立体长度可变的光学正交相关仪。例如，假定FP仪的腔长度为d微米, 由该FP仪所反射的光被最大限度地传送到d微米长度的CCD组合器的像素上，即立体分布的FP腔的横向位置上长度为d微米。如图所示，FP腔长度的变化被转化成感应最大传送值的像素的位移量。该技术提供了传感器FP腔长度的精确可靠的测量。

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