[發明專利]一種基于波登管的光纖流量計

無效

• 申請號: 201210465819.6
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102937468A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 張文濤;李芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01F1/38
• 分類號: G01F1/38
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及流量測試技術領域，尤其涉及一種基于波登管的光纖流量計，適用于測量流體的流量。

背景技術

在工業生產和人民生活的很多領域，都需要對流體的流量進行監測。目前，常用的流量計有靶式流量計、渦輪流量計或渦街流量計等。這些流量計大多是通過電傳感器測得力、轉速或振動信號，再輸入分析設備進行計算，最后得出流量數值。但是，電子類傳感器存在密封性差、易漏電、易腐蝕、受電磁干擾等問題。

光纖傳感器采用光纖進行傳感和傳輸，不存在上述問題，因此近年得到了越來越多的重視。但是目前的光纖流量計仍存在較多問題。

趙棟等人提出了渦街式光纖流量計的設計(趙棟等，“基于白光干涉原理的全光纖渦街流量測量方法”儀器儀表學報，2011)，這種渦街式流量計采用光纖垂直于流向布置，通過流體的壓力使光纖長度發生變化。其不足在于：1)光纖本身作為阻流體，受力小，靈敏度低；2)傳感器包含一光纖干涉儀，系統復雜；3)當流體粘度較大時光纖很容易被流體沖斷；4)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限。

鄭倫佳等人公開了一種“包括光纖布拉格光柵傳感器的卡門渦流流量計組件以及測量流體流速的方法”(中國專利申請號200780047600.1)，該方案中在渦街發生器后面布置光纖光柵，其不足在于：1)當流體粘度較大時光纖很容易被流體沖斷；2)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限；3)光纖感受的是由于渦街發生器變形而產生的應變，而不是渦街發生器產生的渦流造成的換能機構的位移，因此靈敏度較低。

因此，如何保護光纖不受流體本身的影響，并提高流量計的靈敏度，以及提高流量計的可靠性成為光纖流量計目前亟需解決的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于波登管的光纖流量計，以解決現有光纖流量計中光纖受流體本身的影響以及靈敏度和可靠性有待提高的問題。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種基于波登管的光纖流量計，該光纖流量計包括：將該光纖流量計與被測管道固接的外殼10；安裝于該外殼10內部用以產生渦街的渦街發生體50；安裝于該外殼10內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片20；透過該外殼10的側壁且與該外殼10密封固接用以將測量膜片20的振動轉變為內部壓力變化的波登管40，該波登管40伸入該外殼10且密閉的一端與該測量膜片20固接；安裝于該波登管40位于該外殼10外部的開口端用以感受波登管40內部壓力變化并產生變形的彈性膜片60；設置于該外殼10的外側壁上用以固定光纖光柵30的光纖固定點31；以及兩端分別固定于彈性膜片60和光纖固定點31用以測量渦街頻率的光纖光柵30。

上述方案中，所述外殼10呈中空的圓柱形，其側壁具有一圓孔，所述波登管40透過該圓孔且與該外殼10密封固接。

上述方案中，所述渦街發生體50通過一橫梁安裝于該外殼10內部。

上述方案中，所述測量膜片20平行于流體流動方向，并且測量膜片20所在平面與渦街振動方向垂直。

上述方案中，所述波登管40穿過殼體10，其密閉端位于外殼10內部，開口端位于外殼10外部，并與外殼10密封固接。

上述方案中，所述波登管40內充滿不可壓縮液體，并在開口端被彈性膜片60密封。

上述方案中，所述光纖光柵30有一定的初始預應力。

上述方案中，所述光纖固定點31是外殼10外壁上的一個凸臺。

上述方案中，所述光纖固定點31是安裝于外殼10外壁套住并起到保護光纖光柵30作用的圓柱筒的一端上的小孔。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、本發明提供的這種基于波登管的光纖流量計，采用在外殼外部布設光纖光柵的方式，有效地避免了流體對光纖光柵的影響。

2、本發明提供的這種基于波登管的光纖流量計，通過波登管將測量膜片的位移轉變為波登管內部的壓力，并在開口端安裝彈性膜片，將壓力轉變為彈性膜片的變形，利用了波登管的放大作用，不但提高了流量計的靈敏度，而且可以通過選擇波登管的截面形狀和尺寸方便地調整流量計的靈敏度。

3、本發明提供的這種基于波登管的光纖流量計，可以選擇波登管的材料與流體管道或殼體的材料相同，或更加耐腐蝕的材料，從而提高了流量計的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于波登管的光纖流量計的示意圖。