[發明專利]一種光纖F-P多參量智能流量傳感器及測量方法

在審

• 申請號: 201810196356.5
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108225448A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 黃福強;張舸;陳小明;李光耀;楊帆;郭文
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86;G01D21/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本發明涉及一種光纖F?P多參量智能流量傳感器及測量方法，它包括圓柱形探頭基座，所述圓柱形探頭基座內部安裝有第一光纖F?P壓力探頭、第二光纖F?P壓力探頭、第三光纖F?P壓力探頭和光纖溫度探頭，所述圓柱形探頭基座通過光纜與調制解調模塊相連，所述調制解調模塊上設置有調制解調模塊通信接口。針對現有技術方案中存在的成本高、體積大、安裝難、精度低、響應慢等缺點，本發明提出了一種光纖F?P多參量智能流量傳感器方案，同時測量管道流體的流速、流向、壓力與溫度4個參量，通過調制解調裝置提取上述4個參量相互輔助修正，優化計算，實現流量傳感器的小型化、智能化、集成化和高精度實用化，把握傳感器技術發展的趨勢。

技術領域

本發明涉及一種流量傳感器，具體涉及一種光纖F-P(Fabry-Perot，法布里—珀羅)多參量智能流量傳感器及測量方法。

背景技術

現代科學技術的迅猛發展，使人類社會從高度工業化向信息化轉變。其精髓在于通過信息變換優化物理世界的物質運動和能量運動以及人類社會的生產消費活動，提供更高品質的產品和服務，使得生產過程和消費過程更加高效，更加智能，從而促進經濟社會的數字化轉型。傳感器是感知、獲取、檢測和轉換信息的窗口，是實現信息化時代的主要技術基礎，成為21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的制高點之一，當今各國都將傳感器技術視為現代高新技術發展的關鍵。

管道流量測量是工業領域一項重要的應用，目前市場上主要存在機械式、熱導式、電磁式、超聲式等不同原理的流量傳感器。但現有流量測量解決方案均存在不同的缺點，其中機械式流量開關測量精度不高，熱導式流量傳感器壽命較短、故障率高、響應較慢，電磁式和超聲式流量傳感器制造成本高昂、傳感器體積較大安裝不便、運維成本高。

隨著光纖通訊及光纖傳感等相關技術發展而飛速發展，光纖傳感技術因其靈敏度高、分辨率高、體積小、重量輕、耐高溫、抗腐蝕、抗電磁干擾且能在易燃易爆的環境下可靠工作等技術優勢脫穎而出，成為研究熱點。

當前常用的相位調制型光纖流量傳感器有麥克爾遜(Michelson)干涉型(見專利CN 106483329)、和法布里—珀羅(Fabry-Perot)干涉型流量傳感器。麥克爾遜(Michelson)干涉型光纖流量傳感器所用的光纖較多，制作、使用及安裝精度要求很高，須嚴格保證兩光束的強度相等及兩個信道感受同一環境且不感受同一應變，實際安裝精度難以控制導致該類型傳感器測量的不穩定，受環境對影響較大，限制了該類型傳感器的應用。F-P型光纖流量傳感器采用單根光纖、利用多束光干涉來檢測被測量，避免了雙根光纖匹配的問題，結構簡單，體積小，安裝方便，高可靠性，高靈敏度，快速響應。

發明內容

工業現場實際應用中，測量管道流量的同時，管道內壓力和溫度等信息往往也是需要關注的參量。針對現有技術方案中存在的成本高、體積大、安裝難、精度低、響應慢等缺點，本發明提出了一種光纖F-P多參量智能流量傳感器方案，同時測量管道流體的流速、流向、壓力與溫度4個參量，通過調制解調裝置提取上述4個參量相互輔助修正，優化計算，實現流量傳感器的小型化、智能化、集成化和高精度實用化，把握傳感器技術發展的趨勢。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種光纖F-P多參量智能流量傳感器，它包括圓柱形探頭基座，所述圓柱形探頭基座內部安裝有第一光纖F-P壓力探頭、第二光纖F-P壓力探頭、第三光纖F-P壓力探頭和光纖溫度探頭，所述圓柱形探頭基座通過光纜與調制解調模塊相連，所述調制解調模塊上設置有調制解調模塊通信接口。

所述第一光纖F-P壓力探頭和第三光纖F-P壓力探頭設置在圓柱形探頭基座兩側呈對稱布置；所述第二光纖F-P壓力探頭和光纖溫度探頭設置在圓柱形探頭基座的頂部，其中第二光纖F-P壓力探頭位于頂部中心。