[實用新型]一種基于光纖光柵的熱式燃氣流量計

有效

• 申請號: 201821029253.1
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN208606827U
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 呂國輝;王可達;張金玲;車國航
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01F1/688
• 分類號: G01F1/688
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 安琪

1.一種基于光纖光柵的熱式燃氣流量計，其特征在于，所述流量計包括光熱控制和波長信號解調裝置(1)、燃氣流量計量管段(2)、光纖光柵燃氣流量傳感器(3)、光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)和光纖光柵壓力傳感器(5)；所述燃氣流量傳感器(3)、光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)和光纖光柵壓力傳感器(5)依次固定集成安裝在所述燃氣流量計量管段(2)上；所述光纖光柵燃氣流量傳感器(3)上設有激光加熱裝置(6)和光纖光柵測溫裝置(7)；所述激光加熱裝置(6)設置于所述光纖光柵燃氣流量傳感器(3)的底端，并位于待測氣體的流通區域內；

所述光熱控制和波長信號解調裝置(1)包括STM32微處理器(10)、恒流驅動電路一(11)、恒流驅動電路二(12)、溫度控制電路一(13)、溫度控制電路二(14)、光加熱激光器(15)、可調諧激光器(16)、耦合器(17)、光電信號調理電路(18)和無線傳輸裝置(19)；所述STM32微處理器(10)的恒流電路控制信號輸出端分別與恒流驅動電路一(11)和恒流驅動電路二(12)的控制信號輸入端相連；所述STM32微處理器(10)的溫控電路控制信號輸出端分別溫度控制電路一(13)和溫度控制電路二(14)的控制信號輸入端相連；所述恒流驅動電路一(11)的恒流驅動信號輸出端和溫度控制電路一(13)的溫度控制信號輸出端分別與所述光加熱激光器(15)的恒流驅動信號輸入端和溫度控制信號輸入端相連；所述光加熱激光器(15)的激光加熱控制信號輸出端與所述激光加熱裝置(6)的控制信號輸入端相連；所述恒流驅動電路二(12)的恒流驅動信號輸出端和溫度控制電路二(14)的溫度控制信號輸出端分別與所述可調諧激光器(16)的恒流驅動信號輸入端和溫度控制信號輸入端相連；所述可調諧激光器(16)的調諧信號輸出端通過耦合器(17)與所述光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)、光纖光柵壓力傳感器(5)和光纖光柵測溫裝置(7)相連。

2.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述燃氣流量計量管段(2)的兩端設有法蘭；所述光纖光柵燃氣流量傳感器(3)、光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)及光纖光柵壓力傳感器(5)設置于兩個法蘭間的燃氣流量計量管段(2)管體上；所述光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)安裝于所述待測氣流上游方向。

3.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述光纖光柵燃氣流量傳感器(3)、光纖光柵燃氣溫度傳感器(4)及光纖光柵壓力傳感器(5)之間設有預定距離。

4.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述激光加熱裝置(6)的光源采用980nm激光器，所述光加熱激光器(15)采用980nm光加熱激光器；所述可調諧激光器(16)采用中心波長為1550nm可調激光器，所述中心波長為1550nm可調激光器包括：集成可調諧激光器、可調諧垂直腔面發射激光器或可調諧法布里-珀羅光纖激光器。

5.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述激光加熱裝置(6)包括黑體結構(61)和傳光光纖(62)；所述黑體結構是采用光熱轉換薄膜制成的內部中空的黑體結構；所述黑體結構的頂端開有直徑為1mm的小孔。

6.根據權利要求5所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述激光加熱裝置(6)的外徑為3mm、長為17mm；所述光熱轉換薄膜的厚度為0.3mm。

7.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述光纖光柵測溫裝置(7)設置于所述激光加熱裝置(6)外壁；所述光纖光柵測溫裝置(7)通過金屬管封裝光纖光柵；所述光纖光柵的上端與金屬管通過粘接方式進行固定，所述光纖光柵的另一端在細金屬管內自由伸縮；封裝完成的所述光纖光柵測溫裝置緊貼于所述激光加熱裝置(6)的外壁。

8.根據權利要求7所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述金屬管內壁上設有長凹槽和短凹槽；所述光纖光柵的柵區位置點膠固定在所述長凹槽中，所述光纖光柵的光纖通過點膠方式固定在所述短凹槽中，所述光纖光柵的柵區位置采用微彎曲結構。

9.根據權利要求1所述熱式燃氣流量計，其特征在于，所述光纖光柵壓力傳感器(5)包括光柵光纖(c)，彈性體(a)和帶有螺紋的金屬保護外殼(b)，所述光纖光柵(c)粘接在彈性體(a)上并封裝在帶有螺紋的金屬保護外殼(b)內。