基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量方法，步骤是：选择多根光纤光栅传感器，且其中任何两个光纤光栅传感器的中心波长相差不小于2nm，将多根光纤光栅传感器用单模光纤串联，对串联后的光纤光栅传感器施加预应力后使用UV胶固定在膜组件上，使每个光纤光栅传感器与膜面之间的距离在0‑1mm；将膜组件封装后与光纤光栅解调仪连接，利用光纤光栅解调仪自带的软件测得各光纤光栅传感器的中心波长的静态值和注水后的测量值和变化值，最终根据光线光栅的传感原理得到不同流速情况下膜面所受应力的分布情况，从而为进一步对膜面水力学状态的科学判断奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置及方法
本专利技术涉及光纤光栅传感技术和膜法水处理
，尤其涉及一种基于光纤光栅传感的膜面应力分布测量系统。
技术介绍
膜技术因其节能、高效、经济、简单方便、无二次污染等一系列优点,在水处理中已被广泛地用于苦咸水淡化、海水淡化、工业给水处理、纯水及超纯水制备、废水处理、污水回用等。但在膜法水处理如正渗透过程中，存在浓差极化和膜污染的问题，使得通量下降。通过改变操作条件(水流速度和压力等)，可以减缓浓差极化和膜污染。如果能对膜界面的所受应力进行测量，则可有效了解膜面水力学情况，控制膜污染，科学的控制水力压力和能耗，指导优化组件结构等。由于膜分离过程中膜孔尺寸大都在微米级以下，同时污染和乘积在膜表面的颗粒物往往也在微米级以下，因此分析污染物在膜面上的水力学行为无法通过通常用在较大尺度流场的水力学分析设备而获得。目前，还没有有效地的手段可以直接对膜面的所受应力进行测量，通常，对膜分离过程中膜面的分析，大多数都是通过数值模拟和计算流体力学的方法，对膜面不同位置的流速、压力和浓度进行分析。光纤光栅结构简单，质量轻，耐腐蚀，体积小并且本身即为敏感元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，包括固定在膜组件内的多个光纤光栅传感器，其特征在于：所述多个光纤光栅传感器与所述膜组件相互之间的位置和连接关系是，多个光纤光栅传感器按照沿膜组件工作时的水流方向且在廊道区域范围内分布布置，多个光纤光栅传感器与所述膜组件的膜面之间的距离在0‑1mm；各光纤光栅传感器的光栅波长互不重叠；多个光纤光栅传感器依次用单模光纤串联；串联后的光纤光栅传感器的一端为自由端，串联后的光纤光栅传感器的另一端通过单模光纤与一光纤光栅解调仪的输入端相连接；所述光纤光栅解调仪的输出端连接至一台计算机，所述计算机内安装有数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块采用与所述...

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，包括固定在膜组件内的多个光纤光栅传感器，其特征在于：所述多个光纤光栅传感器与所述膜组件相互之间的位置和连接关系是，多个光纤光栅传感器按照沿膜组件工作时的水流方向且在廊道区域范围内分布布置，多个光纤光栅传感器与所述膜组件的膜面之间的距离在0-1mm；各光纤光栅传感器的光栅波长互不重叠；多个光纤光栅传感器依次用单模光纤串联；串联后的光纤光栅传感器的一端为自由端，串联后的光纤光栅传感器的另一端通过单模光纤与一光纤光栅解调仪的输入端相连接；所述光纤光栅解调仪的输出端连接至一台计算机，所述计算机内安装有数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块采用与所述光纤光栅传感解调仪配套的软件；所述数据处理模块根据光纤光栅的传感原理通过采集到的上述多个光纤光栅传感器的中心波长的变化得出所述膜组件膜面所受应力的分布。2.一种基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，包括多套固定有多个光纤光栅传感器的膜组件，其特征在于：膜组件均为中空纤维膜或是平板膜或是卷式膜；每套固定有多个光纤光栅传感器的膜组件中，所述多个光纤光栅传感器与所述膜组件相互之间的位置和连接关系是，多个光纤光栅传感器按照沿膜组件工作时的水流方向且在廊道区域范围内分布布置，多个光纤光栅传感器与所述膜组件的膜面之间的距离在0-1mm；各光纤光栅传感器的光栅波长互不重叠；多个光纤光栅传感器依次用单模光纤串联，从而形成一套固定有多个光纤光栅传感器的膜组件；将各套固定有多个光纤光栅传感器的膜组件的光纤光栅的两自由端用单模光纤连接，连接方式是串联或并联或串并联；将连接后的多套固定有多个光纤光栅传感器的膜组件中的光纤光栅的一端通过单模光纤与一光纤光栅解调仪的输入端相连接；所述光纤光栅解调仪的输出端连接至一台计算机，所述计算机内安装有数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块采用与所述光纤光栅传感解调仪配套的软件；所述数据处理模块根据光纤光栅的传感原理通过采集到的上述多个光纤光栅传感器的中心波长的变化得出所述膜组件膜面所受应力的分布。3.根据权利要求1或2所述基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器(4)的带宽为0.2nm、反射率高于90％、栅区长度为10mm且加涂覆、光纤光栅传感器的中心波长范围为1530nm-1570nm，所述光纤光栅传感器(4)的中心波长仅受温度和应变的影响。4.根据权利要求1或3所述基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，其特征在于，膜组件均为中空纤维膜或是平板膜或是卷式膜。5.根据权利要求1或2所述基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，其特征在于，所述光纤光栅解调仪(7)采用动态光纤光栅解调仪。6.根据权利要求5所述基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，其特征在于，所述数据采集模块采用与所用动态光纤光栅解调仪配套的软件，所述数据采集模块设置的数据采集频率为每秒采集1-1000个数据。7.根据权利要求2或4所述基于光纤光栅传感的膜面所受应力分布测量装置，其特征在于，所述正渗透膜组件是板式正渗透膜组件，所述板式正渗透膜组件包括原料液侧盖板(12)、汲取液侧盖板(22)和FO膜(3)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王捷，白茹真，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12