[發(fā)明專利]單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210016726.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN102538892A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程佳;董新永;周艷;周文俊;陳哲敏;沈文新;黃震威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江省計(jì)量科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01F15/02
• 分類號(hào): G01F15/02;G01F15/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖傳感器件，具體涉及一種單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器。

背景技術(shù)

流速、流量的測(cè)量在石油、化工、醫(yī)藥、能源計(jì)量、環(huán)境監(jiān)測(cè)等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中占據(jù)著舉足輕重的地位。因此，流速、流量傳感器是流體檢測(cè)和控制過(guò)程中不可缺少的傳感器件。傳統(tǒng)的機(jī)械式流速、流量傳感器測(cè)量誤差大、精度低。例如，采用超聲波的流速測(cè)量?jī)x、電磁波的流速儀或聲學(xué)多普勒效應(yīng)的流速儀等，雖然測(cè)量精度較高，但易受電磁波干擾。

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多基于光學(xué)原理的光纖流速、流量傳感器。光纖流量傳感器是采用光在光纖中傳輸時(shí)光的特性(如強(qiáng)度、相位、頻率、波長(zhǎng)等)會(huì)受流量的調(diào)制并將相應(yīng)的調(diào)制量解調(diào)為流體流速的原理實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的流量傳感器相比，光纖流量傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：?(1)準(zhǔn)確度、靈敏度高；(2)耐高壓、耐高溫、抗電磁干擾，在易燃、易爆環(huán)境下安全可靠；(3)頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍廣；(4)便于遠(yuǎn)距離測(cè)量和控制；(5)體積小、質(zhì)量輕。由于具有抗電磁干擾、抗環(huán)境噪聲，電氣絕緣性及自身安全性等特點(diǎn)，因此光纖流量傳感器將有著巨大的市場(chǎng)價(jià)值。

在實(shí)際的流體中，無(wú)論是再管道內(nèi)的流動(dòng)，還是繞物體流動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致流體的能量受到不同程度的損耗，即在同一界面的流速并均勻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器，進(jìn)行截面上各處的流速分布測(cè)量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明在測(cè)量管道的管壁上等分設(shè)有2個(gè)以上鉆孔，鉆孔位于同一徑向截面上，每個(gè)鉆孔中分別安裝密封連接件，光纖通過(guò)密封連接件固定在鉆孔內(nèi)，尾纖從其中相對(duì)的一個(gè)鉆孔中引出，每個(gè)光纖中均串接一個(gè)光纖光柵熱式流量傳感器件,?同一徑向截面上光纖光柵熱式流量傳感器件保持均勻分布，并且光纖光柵熱式流量傳感器件的溫度補(bǔ)償段光纖靠近尾纖的一端。

所述的測(cè)量管壁上等分設(shè)有6個(gè)鉆孔，6個(gè)鉆孔位于同一徑向截面上。

所述的測(cè)量管壁上等分設(shè)有3個(gè)鉆孔，3個(gè)鉆孔位于同一徑向截面上呈三角形布置。

所述的測(cè)量管壁上等分設(shè)有4個(gè)鉆孔，4個(gè)鉆孔位于同一徑向截面上呈正方形布置，并在其中一個(gè)對(duì)角線上又串接另一個(gè)光纖光柵熱式流量傳感器件。

所述的光纖光柵熱式流量傳感器件包括：溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖；溫度補(bǔ)償段光纖纖芯寫入第一光纖光柵，流量測(cè)量段光纖纖芯寫入第二光纖光柵，第二光纖光柵所在光纖的包層表面鍍有一層金屬離子形成金屬膜，錯(cuò)位熔接區(qū)的耦合率通過(guò)調(diào)整溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖端面的橫向錯(cuò)位距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)測(cè)量每個(gè)FBG的中心波長(zhǎng)，可得到FBG所處位置的流量信息，并可分析出測(cè)量管道所在平面的流量分布。光纖光柵技術(shù)與熱式流量傳感技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了流量的精確測(cè)量，具有制作簡(jiǎn)單、體積小、靈敏度高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，此結(jié)構(gòu)提供的光信號(hào)可通過(guò)光纖遠(yuǎn)距離傳輸，廣泛應(yīng)用于各種氣體運(yùn)輸管道的流速、流量檢測(cè)中，可適用于電磁干擾強(qiáng)、濕度大等惡劣環(huán)境中。

附圖說(shuō)明

圖1是單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器的剖面圖。

圖2是第一種單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器的徑向視圖。

圖3是第二種單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器的徑向視圖。

圖4是第三種單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器的徑向視圖。

圖5是光纖光柵熱式流量傳感器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、溫度補(bǔ)償段光纖，2、流量測(cè)量段光纖，3、第一光纖光柵，4、錯(cuò)位熔接區(qū)，5、金屬離子形成金屬膜，6、第二光纖光柵，7、光纖光柵熱式流量傳感器件，8、密封連接件，9、尾纖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

單截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器的結(jié)構(gòu)裝置有很多種，下面列舉三種，但不僅限于此。

如圖1所示，本發(fā)明在測(cè)量管道的管壁上等分設(shè)有2個(gè)以上鉆孔，鉆孔位于同一徑向截面上，每個(gè)鉆孔中分別安裝密封連接件8，光纖通過(guò)密封連接件8固定在鉆孔內(nèi)，尾纖9從其中相對(duì)的一個(gè)鉆孔中引出，每個(gè)光纖中均串接一個(gè)光纖光柵熱式流量傳感器件7，同一徑向截面上光纖光柵熱式流量傳感器件保持均勻分布，并且光纖光柵熱式流量傳感器件7的溫度補(bǔ)償段光纖1靠近尾纖9的一端。

如圖2所示，所述的測(cè)量管壁上等分設(shè)有6個(gè)鉆孔，6個(gè)鉆孔位于同一徑向平面上。