[發明專利]光纖Bragg光柵扭振式黏度在線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201110035186.0
• 申請日: 2011-02-09
• 公開（公告）號: CN102175577A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 宋樂;趙美蓉;林玉池;黃銀國;齊永岳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N11/16
• 分類號: G01N11/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種流體黏度測量裝置。特別是涉及一種將光纖Bragg光柵測量與扭振式黏度測量相結合的光纖Bragg光柵扭振式黏度在線測量裝置及方法。

背景技術

流體的黏性是在流體微團間發生相對滑移時產生切向阻力的性質，是流體抵抗剪切變形的能力，且只有在相對運動的情況下才會表現出來。流體的黏度測定在許多工業部門和科學研究領域十分重要，特別是在醫藥、食品和化工等生產流程中需要準確測量，以提高產品的質量水平。但是，流體的黏度不能直接測量，它們的數值往往是通過測量與其有關的物理量，在進行計算得到的。目前，黏度測量最常用的方法有管流法、落球法、旋轉法等，但是傳統的方法存在著離線分析實時性差、在線分析成本高、參數測量單一等缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種圍繞流體黏度與光纖Bragg光柵感測振動參量之間的內在關系，通過建立測頭感測參量與被測流體黏度關系式的方式，制作適用于傳感的光纖Bragg光柵扭振式測量結構的光纖Bragg光柵扭振式黏度在線測量裝置及方法。

本發明所采用的技術方案是：一種光纖Bragg光柵扭振式黏度在線測量裝置，包括有：

測頭殼體，位于最下面；

從動套，下端垂直的固定在測頭殼體的頂端；

驅動軸，位于從動套的內部，底端垂直的固定在測頭殼體的頂端；

固定參考軸，位于驅動軸的內部，一端插入測頭殼體的內部；

延伸頸，下端連接在從動套的上端；

法蘭，固定連接在延伸頸的上端；

殼體，固定連接在法蘭上面，并位于中心部位；

所述的位于從動套內部的驅動軸的另一端，依次貫穿延伸頸、法蘭和殼體并位于殼體的頂部，所述的位于驅動軸內部的固定參考軸的另一端隨驅動軸伸出殼體的頂端，所述的固定參考軸的內部設置有2條光纖，所述兩條光纖的一端伸出固定參考軸的頂端與光纖Bragg光柵傳感解調和信號處理系統連接，另一端伸出固定參考軸的底端連接位于測頭殼體內的光纖Bragg光柵傳感結構，所述的殼體內設置有驅動結構和與光纖Bragg光柵傳感解調和信號處理系統連接的驅動線圈。

所述的位于殼體內的驅動結構包括有：懸梁，中心固定套在內部設置有固定參考軸的驅動軸的端部，所述的懸梁兩側對應的4個端面上分別嵌入有磁極片；所述的驅動線圈，設置有2對，通過支架固定在殼體內，并與所述的懸梁上的4個磁極片對應的設置，所述的2對驅動線圈與光纖Bragg光柵傳感解調和信號處理系統連接。

所述的光纖Bragg光柵傳感結構，包括有一端大一端小的等強度懸臂梁、第一光纖Bragg光柵和第二光纖Bragg光柵，其中，所述的等強度懸臂梁的大端固定連接在固定參考軸上，等強度懸臂梁的小端固定連接在測頭殼體的內壁上；所述的第一光纖Bragg光柵和第二光纖Bragg光柵中的一個固定在等強度懸臂梁上，另一個固定在測頭殼體的內壁上，并且，所述的第一光纖Bragg光柵和第二光纖Bragg光柵分別與所述的伸出固定參考軸底端的2條光纖對應相連。

所述的光纖Bragg光柵傳感解調和信號處理系統，包括有分別與2對驅動線圈相連的線圈驅動單元，與光纖Bragg光柵傳感結構相連的光纖Bragg光柵解調單元，與光纖Bragg光柵解調單元相連的采集處理單元，以及與采集處理單元相連的上位機，所述的采集處理單元還分別通過兩路電壓補償電路連接2對驅動線圈。

所述的線圈驅動單元包括有：分別對應連接兩對電磁線圈的兩路電路，其中一路有：依次串聯的反向器X1A、反向器X1B和電阻R5，所述的反向器X1A的輸入端連接單片機的信號輸出端，所述的電阻R5的另一端連接光電耦合器U4，所述光電耦合器U4依次通過電位器R6、電阻R14、場效應管Q1連接兩對電磁線圈中的一對；另一路有：依次串連的反向器X1C和電阻R4，所述的反向器X1C的輸入端連接單片機的信號輸出端，所述的電阻R4的另一端連接光電耦合器U5，所述光電耦合器U5依次通過電位器R7、電阻R15、場效應管Q2連接兩對電磁線圈中的另一對。