[發(fā)明專利]一種齒輪式光纖流量傳感器及其流量檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910851292.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN110470351A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡浩;鐘麗瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴陽學(xué)院
• 主分類號(hào): G01F1/28
• 分類號(hào): G01F1/28
• 代理公司: 52100 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 劉楠;李龍<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<

本發(fā)明提供一種齒輪式光纖流量傳感器及其流量檢測(cè)方法，該傳感器具有較小的結(jié)構(gòu)、較高的精確度與可靠性、較好的適應(yīng)性與互換性等，該傳感器能適用于眾多流體流量檢測(cè)場(chǎng)合，將齒輪桿結(jié)構(gòu)與光電傳感原理相結(jié)合地應(yīng)用于流量檢測(cè)領(lǐng)域，輸出信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理計(jì)算后輸出值將成倍變化，現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的動(dòng)力測(cè)量方式，能夠十分明顯的提高檢測(cè)靈敏度，具有十分重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)新型流量傳感器的設(shè)計(jì)與推廣起到了極大的推動(dòng)作用。屬于流量檢測(cè)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種齒輪式光纖流量傳感器及其檢測(cè)方法，屬于流量檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，常常要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。傳感器也早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。本發(fā)明是眾多類別的傳感器之一——流量傳感器。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)多種多樣的流量傳感器，最常用的有葉片式、渦街式、卡門渦旋式、熱線式等。但是，諸如葉片式、渦街式、卡門渦旋式、熱線式等傳感器，原理多采用傳統(tǒng)的動(dòng)力測(cè)量方式，擁有測(cè)量精度不高、耗能大等局限，在很多場(chǎng)合不能很好地勝任。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種齒輪式光纖流量傳感器，以解決現(xiàn)有流量傳感器多采用傳統(tǒng)的動(dòng)力測(cè)量方式，擁有測(cè)量精度不高、耗能大等局限，在很多場(chǎng)合不能很好地勝任的問題。

為解決上述問題，擬采用這樣一種齒輪式光纖流量傳感器，包括傳感器探頭、光電轉(zhuǎn)換器和信號(hào)處理器，傳感器探頭包括空心殼體、齒輪軸、轉(zhuǎn)軸和擺桿，所述齒輪軸和轉(zhuǎn)軸均沿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于空心殼體內(nèi)，齒輪軸和轉(zhuǎn)軸上分別套設(shè)固定有從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪，且從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪相嚙合，擺桿的一端固定于主動(dòng)齒輪上，另一端伸至空心殼體的外部，且位于空心殼體外部的擺桿的端部固定有流體沖擊板，位于擺桿引出端的空心殼體為敞口式結(jié)構(gòu)，且空心殼體與擺桿之間通過波紋式軟質(zhì)防水布密封連接，可采用波紋式的橡膠布，從而實(shí)現(xiàn)空心殼體開口處的密封，且采用可以展開的波紋式結(jié)構(gòu)，不影響擺桿的擺動(dòng)，只要波紋式軟質(zhì)防水布的重量和柔軟度等參數(shù)適中，擺桿的阻力可忽略不計(jì)，所述齒輪軸為空心軸桿，齒輪軸內(nèi)垂直于軸向固定有半圓形遮光片，半圓形遮光片的直徑與齒輪軸的內(nèi)徑相同，齒輪軸的兩端同軸并相互指向地設(shè)置有入射光纖和出射光線，入射光纖和出射光線的橫截面均為與半圓形遮光片的尺寸相同的半圓形結(jié)構(gòu)，且入射光纖和出射光線正對(duì)設(shè)置，入射光纖的另一端設(shè)置有光源用以耦合入射光，接收光纖的另一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，光電轉(zhuǎn)換器與信號(hào)處理器相連。

前述傳感器中，所述擺桿自然下垂?fàn)顟B(tài)下，入射光纖、出射光線以及半圓形遮光片尚未遮擋的半圓形透光區(qū)正對(duì)設(shè)置。

前述傳感器中，所述所述齒輪軸和轉(zhuǎn)軸的兩端均通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)固定于空心殼體內(nèi)。

本發(fā)明還提供了一種齒輪式光纖流量檢測(cè)方法，該方法是在空心殼體內(nèi)沿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置齒輪軸和轉(zhuǎn)軸，齒輪軸上的從動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)軸上的主動(dòng)齒輪相嚙合，擺桿的一端固定于主動(dòng)齒輪上，另一端伸至空心殼體的外部，且位于空心殼體外部的擺桿的端部固定流體沖擊板，空心的齒輪軸內(nèi)垂直于軸向固定有半圓形遮光片，半圓形遮光片的直徑與齒輪軸的內(nèi)徑相同，齒輪軸的兩端同軸并相互指向地設(shè)置有入射光纖和出射光線，入射光纖和出射光線的橫截面均為與半圓形遮光片的尺寸相同的半圓形結(jié)構(gòu)，且入射光纖和出射光線正對(duì)設(shè)置，檢測(cè)流體流量時(shí)，將該裝置置于流體中，并使初始狀態(tài)下沿豎向設(shè)置的流體沖擊板與流體流向相垂直，通過流體沖擊流體沖擊板使其擺動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使半圓形遮光片轉(zhuǎn)動(dòng)并遮擋光纖路徑，從而使輸出光強(qiáng)度發(fā)生變化，通過檢測(cè)出光強(qiáng)的變化量，即可推算出半圓形遮光片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，即推算出流體沖擊板的擺動(dòng)角度θ，通過受力平衡分析推算出流體沖擊板受到流體的沖擊力和沖擊壓強(qiáng)，從而由流體力學(xué)相關(guān)公式即可推算出流速的值，進(jìn)而推算出流量值。