[發(fā)明專利]一種高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011111126.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112098677B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振;王紀(jì)強(qiáng);馮玉輝;王佳敏;劉統(tǒng)玉;趙林;侯墨語(yǔ);劉媛;董果鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院激光研究所
• 主分類號(hào): G01P5/26
• 分類號(hào): G01P5/26
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)公開一種高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置及其方法，裝置包括：一體式光纖流速傳感器，包括傳感器本體；傳感器本體內(nèi)部設(shè)置有流體通道、流體通孔、全壓通道、靜壓通道、低壓室和高壓室；低壓室和高壓室之間設(shè)置有第一光纖傳感元件；流體通孔內(nèi)設(shè)置有第二光纖傳感元件，且第二光纖傳感元件垂直于待測(cè)流體的流向；第一光纖傳感元件和第二光纖傳感元件通過(guò)一根單模光纖依次串聯(lián)；單模光纖的兩端均接入波分復(fù)用器；泵浦光源與波分復(fù)用器通過(guò)普通光纖連接；光纖光柵解調(diào)儀與波分復(fù)用器通過(guò)普通光纖連接；流速運(yùn)算器與光纖光柵解調(diào)儀電連接。以解決將不同原理的流速轉(zhuǎn)換裝置集成為一體存在電路過(guò)于復(fù)雜，不便于一體式集成等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置及其方法。

背景技術(shù)

流速測(cè)量在石油化工、生物醫(yī)學(xué)、能源計(jì)量和環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多的領(lǐng)域有著較為重要的應(yīng)用。目前，主要有差壓式、渦街式、熱線式和超聲式等不同原理的流速傳感器用于流體流速的測(cè)量。但是，每種流速傳感器的檢測(cè)原理各不相同，也存在著自身的缺陷。例如，在微流、低速檢測(cè)方面只有熱線式傳感器具有較高的靈敏度和精度，但其量程范圍有限；其余種類的流速傳感器主要應(yīng)用在高速、大流量的檢測(cè)場(chǎng)所，在低速、小流量的檢測(cè)方面性能較差。現(xiàn)有的流速傳感器根據(jù)原理的不同，采用電流信號(hào)分別將差壓、溫度、頻率等信號(hào)值傳送至流速轉(zhuǎn)換裝置中，經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)算得出流體流速，但是，每種流速傳感器計(jì)算的過(guò)程中都涉及兩次數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換，不可避免地會(huì)造成計(jì)量精度的損失。

然而，為提高測(cè)量精度，將不同原理的流速轉(zhuǎn)換裝置集成為一體，存在著電路過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題，以及不同流速傳感器的傳感元件不同，不便于一體式集成的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置及其方法，以解決將不同原理的流速轉(zhuǎn)換裝置集成為一體存在電路過(guò)于復(fù)雜，不便于一體式集成等問(wèn)題。

一方面，一種高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置，包括：

一體式光纖流速傳感器，包括傳感器本體；所述傳感器本體包括流體接觸端和感應(yīng)端；所述流體接觸端的端面設(shè)置有流體入口和全壓進(jìn)口，所述傳感器本體內(nèi)部設(shè)置有流體通道、流體通孔、全壓通道、靜壓通道、低壓室和高壓室；所述傳感器本體的側(cè)壁設(shè)置有靜壓進(jìn)口；

所述流體入口、所述流體通道和所述流體通孔依次連通，所述全壓進(jìn)口、所述全壓通道和所述高壓室依次連通，所述靜壓進(jìn)口、所述靜壓通道和所述低壓室依次連通；所述低壓室和所述高壓室之間設(shè)置有第一光纖傳感元件；所述流體通孔內(nèi)設(shè)置有第二光纖傳感元件，且所述第二光纖傳感元件垂直于待測(cè)流體的流向；

所述第一光纖傳感元件包括彈性膜片、第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵分別貼附于所述彈性膜片的兩側(cè)，所述第一光纖光柵靠近所述低壓室，所述第二光纖光柵靠近所述高壓室；所述第二光纖傳感元件包括第三光纖光柵，所述第一光纖光柵、所述第二光纖光柵和所述第三光纖光柵通過(guò)一根單模光纖依次串聯(lián)；

波分復(fù)用器，所述單模光纖的兩端均接入所述波分復(fù)用器；

泵浦光源，與所述波分復(fù)用器通過(guò)普通光纖連接；

光纖光柵解調(diào)儀，與所述波分復(fù)用器通過(guò)普通光纖連接；

流速運(yùn)算器，與所述光纖光柵解調(diào)儀電連接。

另一方面，一種高低量程一體式的光纖流速測(cè)量方法，包括：

將高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置放置于待測(cè)位置，將一體式光纖流速傳感器的流體接觸端迎著流體流向放置；

設(shè)定流速臨界值；

開啟所述高低量程一體式的光纖流速測(cè)量裝置；

獲取第一光纖傳感元件測(cè)量得到的第一流速值和第二光纖傳感元件測(cè)量得到的第二流速值；