OSi 光闪烁气体流量测量系统 样本

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1、 光闪烁气体流量测量系统 公司介绍美国O Si 国际 公司 （ Optical Scientific Inc.）由美国 光学 学院 院 士 Dr. Ting-i Wang 创 立， 是一家集科 研、 开发 与生 产的 高 科技公 司， 成立 于 1985年 ， 位 于 美 国 华 盛 顿 特 区 北 郊 Maryland 州 的I-270 高 科技 走廊 。 OSi 研 发 出 了 自 动 识 别 不 同 天 气 类 型 和 测 量大气湍 流强 度及 侧风 的光 学闪烁 技术 ， 这 一技 术奠定了 OSi 开发 和制 造先 进 产品的 基础。 OSi 涉及的专业 领域 有应 用光 电子 学技

2、术 、光 学遥 感技 术、卫星通 信技 术、 微波 技术 和无线 电光 通信 技术 ， 在卫星遥 感、 微波 通讯 和光 电仪器 等有 着成 功的 发展 历程， 获得 多项 专利 。 多年以 来 ， OSi 持 续不 断 的创新 ， 以满 足当 今世 界 的复杂 测量 、 数据 采集 和 通信需 求 。 OSi 研 制的 有气体流 量测 量产 品 、 环 境 监测产 品和 气象 仪器 ， 广 泛应用 在发 电 、 冶 炼 、 石 化、 造纸 、 水泥 等工 业， 以及机场、 高速 公路 、铁 路沿 线、海 洋中 的数 据浮 标、 南极科 考、 国土 安全 等许 多领域 。 OSi 产品线 气体

3、流 量测 量： 光闪 烁气 体流量 测量 系统 （ OFS-2000） 环境监 测产 品： 长基 线光 学风速 计（ LOA） 国土安 全风 廓线 仪（ WPHS） 气象监 测产 品： 气象 识别 和可见 度传 感器 （ WIVIS/DSP WIVIS/LP WIVIS） 发光二极 管气 象识 别传 感器（ LEDWI） 光学气 象识 别传 感器 （ OWI）光学雨 量计 （ ORG） 增强型 降水 识别 传感 器（ EPI）冰雹、 冰粒 传感 器（ HIPS） 机场尾 涡传 感器 （ WVS） 综合公 路信 息系 统（ IRIS） 气象站( Weather Station) OSi全球服务和

4、销售体系 美国 亚洲 非洲 欧洲 南美洲 澳大利 亚 2 工作原理 光闪烁 即光 强度 的闪 动 （i rradiance scintillation） 。 大气中 的湍 流（ 又称 乱流 ）常呈 漩涡 （ eddies）形式存 在， 乱流 产生 的主 要原因 是大 气温 度的 分布 差异， 乱流 的气 体会 产生 气团。 当大 气温 度改 变时，它的密 度也 跟着 改变 ， 同 时也改 变了 对光 的折 射率 。 因 此 ， 当 光波 穿过 冷热 不同气 体的 气团 时 ， 由 于折射率 的不 同 ， 光波 相位 产生了 不规 则的 改变 ， 不 同相位 光波 干涉 的结 果引 起了光 强度

5、 的变 化， 即 闪烁。 如天 空的 星光闪 烁 ， 其实是 受到 大气 湍流 的干 扰而导 致的 。 闪烁效 应是 因其温 度和 密度 异于 环境的小团 气体 （ 气团 ） 发生 了光学 折射 而引 起 。 20 世 纪 80 年代 就在 大气 遥感 技 术中利 用了 测量 闪烁 的方法， 是一 项成 熟的 技术 。 没有大气湍流时的光线 存在大气湍流时 的光线OSI 光闪 烁气 体流 量测 量 系统源 于两 个基 本概 念：光闪烁 和 时间相关性 光闪烁 气体 流量 测量 系 统 OFS-2000 系列 产品 的工 作原理 图如 下： 经过光 径的 气团 会导 致发 射信号 和接 收器 检

6、测 信号 的差异 ， 该 差异 为紊 乱度 的测量 提供 了基 础， 因为闪烁振 幅和 紊乱 度直 接相 关。 根 据闪 烁的 强弱 可以 测量乱 流的 强度 ， 分 析影 像的移 动情 况可 以计 算出穿过光径 气体 流动 的平 均流 速。 OFS 发射 器发 射调 制过 的 光束 （红 色可 见光 ， 波长 670nm） ， 接 收器则 接 收这 个光束 并将 其转 换为 电信号。 当气 团经 过光 径时 ， 通过 检测 两个 相距 d 接 收器模 块 （ A 和 B） 的接 收信号， 根据 统计 学原 理，利用先 进的 数字 信号 处理 器， 分析 两个 接 收器收 到 光强度 闪动 变

7、化 （ 光闪 烁 ） 的 时间 相关 性 ， 同 时计算出即 时相 关性 的延 迟时 间差 t，那 么可 以计 算出 光 源到接 收器 之间 气体 的平 均流速 ：左图显示 没有大 气湍流 时光线的表 现（如 在真空 中 ） 右图展示 了由大 气湍流 造成的光闪 烁图案 右图展示了由B A RECEIVER BEAM PATH FLOW TRANSMITTER LED LED 3系统组成OFS-2000 光闪烁 气体流 量 测量系统 有三个 核心部 件： 发射单元 （ TRANSMITTER UNIT 简称 TX） 接收单元 （ RECEIVER UNIT 简称 RX） 控 制单元 （ CON

8、TROL BOX, 有壁挂式 wall mount 或支 架式 rack mount 两种） 4发射单元（TX） 发射单元由发射器、法兰连接器和K evlar 垫片 组成 发射器内含光学和电子元器件， 由L ED 发射对人眼安全的红色可见光束， 根据被测介质的不透明度可以 调节发射光的强度 ，并调整光束的方向以对准接受窗 7 英寸长的法兰连接器可以隔离发射窗和流体， 同时预留1 /4” 孔径接口连接压缩空气，保持发射窗清洁 Kevlar（芳纶纤维） ， 是一种新 型高科技合成纤维， 具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、密封好等优良性能 外壳材质：带涂层铝合 金或不锈钢（防爆型） 接

9、收单元（RX） 接收单元由接收器、法兰连接器和 Kevlar 垫片组成 接收器内含光学和电子元器件， 检测通过流体的光强度 并转换成电信号，根据被测介质的流向可以3 60度调整二接收器的方向，同时输出信号到控制单元 7 英寸长的法兰连接器可以隔离接收窗和流体， 同时预留 1/4” 孔径接口连接压缩空气，保持接收窗清洁 Kevlar（芳纶纤维） ， 是一种新 型高科技合成纤维， 具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、密封好等优良性能 外壳 材质：带涂层铝合金或不锈钢（防爆型） 控制单元（CONTROL BOX 有壁挂式和支架式两种） 控制单元包含信号处理器、组态显示面板、通讯接口等 D

10、SP 信号处理器是O FS-2000系统的核心部件，高技术含量 有4 个操作组态键， 2行20 位高清E L 型显示器，显示系统的主 要参数 系统输出有4-20m A 和 RS232 接口，可以与电脑直接通讯，不需要专业工具软件 12.5m/s ACPOWER AC POWER TX RXCONTROL BOX4系统参数 产品系列 OFS-2000S OFS-2000SW OFS-2000SF 测量技术 光闪烁技 术（O Si 专利 ） 流速量程 0.1 40m/s0.1 40m/s精度（绝 对） +/-0.1m/s (或 +/- 2%) +/-0.01m/s (或 +/- 2%) 重复性 （

11、 相对 ） +/-0.1m/s (或 +/- 1%) +/-0.01m/s (或 +/- 1%) 长期漂移 整个寿命 期的长 期漂移 1% 介质温度 没有限制 没有限制 没有限制 通道直径 标 准 1 10m（ 特 殊 的15cm5 0m， 咨询工厂 ） 标准 0.21 2m 标准 0.31 0m（其它尺 寸 请咨询工厂 ） 光源 670nm 红色 LED 可 见光 波束角 5 光学元件 石英 系统特性 吹扫压缩 空气 工厂可提 供使用 1-2 CFM 的吹扫压 缩空气 以保护 光学 窗口免于 污染（ 选择项 ） 校准 每天 2 或 3 点 自动校 准或手 动校准 诊断 传感器状 态连续 监测

12、， 包括 电源电压 检查、 性能检 查、 光学窗口 污染等 系统维护 指示 TX 光学发射单元 LED 指 示电源 ON 及 运行 正常 RX 光学接收单元 LED 指 示电源 ON 及 运行 正常 CONTROL BOX 控制单元 LED 指示运 行正常 环境温度 -40 60 防护等级 IP65工作环境 湿度 0-100% 数据输出 注意：O FS-2000SF 型有 两路光电 隔离 4-20mA电流输出：主 回路- -流速 输出可 调， 辅助回路 ：限制 在 010m/s 范围内精确 输出低 速 熔断器、 浪涌和 EMI 保护 发射单元 通用 100-240 VAC， 50/60Hz，

13、12VA 电源要求 控制箱 通用 100-240 VAC， 50/60Hz， 40VA TX & RX 光学单元 5Kg 单 个 控制单元 7Kg(壁 挂式 wall mount)，6 Kg(支架 式 rack mount) 重量 法兰连接 器 3Kg 单 个（注 ：O FS-2000SF 标配铸 铁闸阀 单个 14 Kg） TX & RX 光学单元 150150140 mm 控制单元 300400250 mm(壁挂式) ， 130430510 mm(支架 式) 尺寸 法兰连接 器 标准 4” schedule 40 管 法 兰( 9外 圆直径) ， 6(150mm)长 TX & RX 光学单

14、元 带涂层铝 材质， 防爆型 为不 锈钢材质 控制单元 带涂层铝 材质（ 壁挂式 ）， 钢和铝材 质（支 架式） 物理参数 外壳材质 法兰连接 器 带涂层铝 材质 技术规格0.031 00m/s（ 超过 100m/s输出，请咨询工厂 ）时间常数 0.3s（反应时间） ，3s（数据更新时间），3s600s(平均时间，可调)光电隔离 4-20mA电流输出，可选辅助回路 4-20mA电流输出；两继电器输出，用于故障报警和校准指示；RS-232 ASCII，两种类型固定数据串：短的只包含流速和P/F状态；长的包含所有流速和状态数据； 可选有限距离调制解调器（ LDM）；可选光纤调制解调器（ FOM）；

15、一体化键盘和显示器，可以设定：传感器 ID、波特率（标准 9600）、平均时间、测量单位5产品特色技术特点 非接触式 测量， 无移动 部件 ，无压损 测量对直 管段没 有要求 测量平均 流速， 更具代 表性 不受介质 温度、 压力、 湿度 的影响 不受介质 特性、 管道形 状尺 寸的影响 高达 3333:1 的 量程比 ，线 性好 不需要实 流校验 ，安装 简单 连续自诊 断系统 性能， 低维 护量 平均无故 障间隔 时间( MTBF) 510年 应用场合 烟道气 火炬气 一次混合 风（电 厂） 二次助燃 风（电 厂） 焚烧炉气 废气、燃 烧气等 OSi 的光 闪烁技 术及产 品受美国、 中 国、 欧 盟、 加 拿大 、日本等许 多国家 的专利 保护 第三方认证 电气安全 通过认 证：U L 3101-1:1993, CSA C22.2 No. 1010.1992, IEC 61010:1999 OSi 的质 量保证 和质量 控制 程序（Q A&QC） 满足 ISO9001所 有要求 ，并获 得I SO9001认 证 符合美国 环保局 EPA 40CFR Parts 60 & Parts 75 的所 有要求 OFS-2000系