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流体流速参数是工业生产过程中十分重要的参数指标,对该参数的准确监测可以有效地提高生产效率和质量。光纤流体流速传感器与传统流速传感器相比具有测量精度高、动态范围大、本质安全、抗电磁干扰等诸多优点,能用于高温高压等恶劣工作环境下。本文开展了基于多普勒效应的光纤流体流速传感器的理论模型、光路结构及信号处理的研究,研制了针对流体流速测量的光纤速度传感器。主要研究工作如下:(1)依据光学多普勒效应结合光相干信号检测,建立了光纤多普勒速度传感理论分析模型,仿真分析了影响传感系统性能的各种因素,为传感系统设计提供依据。(2)详细地对比分析传统激光多普勒测速光路结构,开展了适合流体流速测量的传感光路结构理论分析、优化与制作研究。提出了一种双点测量光路结构,并对其进行了理论研究,研究表明在不增加光源和探测器的条件下,该结构能有效地增强对多普勒散射光信号的收集。(3)依据光外差探测方法,研究了高速数据采集与计算机软件相结合的多普勒频移信号处理方法。依据快速傅里叶变换(FFT)方法,设计了信号处理算法与测量控制软件。(4)搭建了两种速度测量实验平台,分别开展固体运动速度和流体流速测量实验,对测量精度、稳定性、响应时间等进行研究。固体速度测量实验表明:测量均方误差小于0.06,重复性误差小于0.10m/s,响应时间小于1.00秒,工作时间长短对测量系统性能没有影响;流体速度测量实验表明:测量均方误差约为0.05,重复性误差约为0.10m/s。最后对测量产生误差的原因做了详尽分析,并对双点测量光路结构模型进行了初步的实验验证。本文所研究的光纤流体流速传感器能够有效地实现固体速度和流体流速测量,对研究实用化的光纤流体流速传感器提供了重要的参考价值。