[實用新型]激光多普勒氣體流量計

有效

• 申請號: 201721592168.1
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN207487747U
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 胡雪蛟;向柳;姜靖
• 申請（專利權）人: 武漢米字能源科技有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本實用新型公開了一種激光多普勒氣體流量計，包括激光器、半透半反射透鏡、全反射鏡、第一光電探測器和第二光電探測器，激光器和兩個光電探測器之間的區域為待測氣流，激光器發出的光經半透半反射透鏡后被分成兩束，其中一束光與待測氣流方向垂直，另一束光與待測氣流方向成某一夾角；采樣電路與兩個光電探測器連接，兩個光電探測器接收經過待測氣流區域的兩束光，并將接收到的光信號轉換成電信號，再輸入采樣電路，采樣后的數據經數據處理系統處理并計算待測氣體流量。本實用新型通過特殊的分光結構，并結合激光多普勒效應和可調諧半導體激光吸收光譜技術，以待測氣體吸收光譜為基礎，實現了氣體流速測量。

技術領域

本實用新型涉及氣體流量計，尤其涉及一種激光多普勒氣體流量計。

背景技術

隨著天然氣等工業的快速發展，其工作壓力不斷提高，流量范圍也逐漸增大，對流量計量儀表的要求也越來越高。傳統的氣體流量計有孔板流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。孔板流量計雖然已經得到國際標準組織的認可，但是其測量范圍窄、壓力損失大且對直管段長度有要求，由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難以提高。渦街流量計測量范圍寬、壓力損失小、準確度高，但是抗振及耐溫性能差、對測量臟污介質的適應性能差且對直管道要求高。超聲波流量計是一種非接觸式流量計，它不會改變流體的流動狀態、無壓力損失、便于安裝，但是抗干擾能力差、可靠性及精度等級低、使用壽命短等。傳統測量方法已經很難滿足現代工業氣體管道測量發展的需求。

隨著光學集成系統和信號處理系統的發展，激光多普勒測速技術得到了快速發展，展現出明顯優于傳統方法的優勢。利用可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)進行流速測量是其中的典型代表，將TDLAS技術和多普勒頻移相結合可以實現對氣體流速的實時在線測量。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于可調諧半導體激光吸收光譜技術和多普勒頻移原理的激光多普勒氣體流量計。

本實用新型所采用的技術方案是：

提供一種激光多普勒氣體流量計，包括激光器、半透半反射透鏡、全反射鏡、第一光電探測器和第二光電探測器，激光器和兩個光電探測器之間的區域為待測氣流，激光器發出的光經半透半反射透鏡后被分成兩束，其中一束光與待測氣流方向垂直，另一束光與待測氣流方向成某一夾角；

該流量計還包括采樣電路和數據處理系統，采樣電路與兩個光電探測器連接，該流量計的數據處理系統通過無線網絡與遠程中控室連接；

兩個光電探測器接收經過待測氣流區域的兩束光，并將接收到的光信號轉換成電信號，再輸入采樣電路，采樣后的數據經數據處理系統處理并計算出待測氣體流量。

接上述技術方案，該流量計還包括均與激光器連接的調制信號發生器、溫控模塊和電流控制模塊，調制信號發生器產生特定的調制信號對激光器進行波長調制，溫控模塊和電流控制模塊對激光器的發射波長進行控制。

接上述技術方案，所述激光器為超窄線寬半導體激光器。

接上述技術方案，所述夾角為30-60°。

本實用新型產生的有益效果是：本實用新型采用空間光結構，利用透鏡將發射激光分為兩束，其中一束光與待測氣流方向垂直，另一束光與待測氣流方向成某一夾角，通過簡單計算兩路信號之間的頻率偏移就可計算氣體的流速。本實用新型光學系統結構簡單、緊湊，有效減小系統振動對光路的影響。且本實用新型無易損器件、免維護、自動化程度高、物聯網遠程通訊無需現場人員值守。相比于全光纖結構測量系統，自由空間光系統成本低、結構更加簡單、引入的光器件更少，只需兩個透鏡便能實現分光效果。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1為本實用新型實施例激光多普勒氣體流量計的整體結構圖。