[發明專利]使用光纖傳感器對明渠中的流體流的監測

有效

• 申請號: 201680057438.0
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN108369118B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 邁克爾·安杰
• 申請（專利權）人: 諾龍有限公司
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00;G01D5/353;G01L11/02;G01F1/66;G01F1/708;G01F15/02
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

1.一種監測明渠系統(2)的管道(6)中的流體流的方法，所述流體流具有自由表面(8)，所述方法使用沿著所述明渠系統(2)的管道(6)的至少一部分軸向地延伸的傳感器光纖(10)，所述傳感器光纖(10)在位于所述流體(4)的表面下方的管道(6)的基部處，所述傳感器光纖(10)配置成使得所述流體(4)中由所述流體流的自由表面(8)上的表面波引起的壓強波動在所述傳感器光纖(10)中引起應變波動，所述方法包括：

將光脈沖發送到所述傳感器光纖中；

從所述傳感器光纖接收反向散射的光；分析所述反向散射的光的性質以獲得表示沿著所述傳感器光纖(10)由所述表面波引起的應變的數據；以及

處理所述應變數據以導出與所述明渠系統(2)的所述管道(6)中的所述流體流有關的信息，其中，所述信息是描述所述流體流的至少包括體積流體流量的一個或多個參數；

其中，使用光時域反射計和光頻域反射計中的一項或多項來分析所述反向散射的光以獲得表示應變的數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述傳感器光纖位于容納系統中以保護所述傳感器光纖并且將所述傳感器光纖固定在所述管道的基部處的適當位置。

3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個參數還包括下列項中的至少之一：

-流體深度；以及

-流體流的速率。

4.根據權利要求1所述的方法，包括針對多個連續時間點記錄所述流體流的至少一個參數，并且與所述明渠流體流有關的信息包括所述參數隨時間的變化。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，針對沿著所述傳感器光纖的長度的多個測量點而確定所述流體流的所述一個或多個參數。

6.根據權利要求5所述的方法，還包括針對沿著所述傳感器光纖的長度的兩個測量點比較至少一個確定的參數，并且與所述明渠流體流有關的信息包括這些測量點之間的所述參數在給定時間點上的差異。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述信息是：

-流體速率的差異；

-流體深度的差異；或

-體積流體流量的差異。

8.根據權利要求6或權利要求7所述的方法，包括針對多個連續的時間點記錄所述流體流的所述參數的差異，并且與所述明渠流體流有關的信息包括所述兩個測量點之間的所述參數的所述差異隨時間的變化。

9.根據權利要求1所述的方法，還包括在與所述明渠流體流有關的信息超過預定閾值時生成警報。

10.根據權利要求1所述的方法，還包括測量所述管道中的溫度并且使用所測量的溫度來在溫度上補償所測量的應變和/或從所測量的應變導出的信息。

11.一種用于監測明渠系統(2)中的明渠流體流的監測系統，所述監測系統包括：

傳感器光纖(10)，安裝在所述明渠系統(2)的管道(6)中，所述傳感器光纖(10)適于安裝在所述管道(6)的基部中并且沿著所述管道(6)軸向地延伸，所述傳感器光纖(10)配置成使得所述流體(4)中由所述流體流的自由表面(8)上的表面波引起的壓強波動在所述傳感器光纖(10)中引起應變；

光學設備，包括光源和光檢測器，所述光學設備光學地聯接至所述傳感器光纖，所述光源用于將光脈沖發送到所述傳感器光纖中，所述光檢測器用于從所述傳感器光纖接收反向散射的光；以及

分析器，用于分析反向散射的光的性質以生成表示沿著所述傳感器光纖(10)由所述表面波引起的應變的數據；以及

數據處理器，用于處理所述應變數據以導出與所述明渠系統(2)的所述管道(6)中的所述流體流有關的信息，其中，所述信息是描述所述流體流的至少包括體積流體流量的一個或多個參數；

其中，所述分析器包括光時域反射計和光頻域反射計中的一項或多項。