一種光纖浮子流量計的製作方法
2023-10-10 04:00:34 1
專利名稱：一種光纖浮子流量計的製作方法
技術領域：
一種光纖浮子流量計技術領域[0001]本實用新型涉及流量測量技術領域，尤其涉及一種光纖浮子流量計，適用於測量流體的流量。
背景技術：
[0002]在工業生產和人民生活的很多領域，都需要對流體的流量進行監測。目前，常用的流量計有靶式流量計、渦輪流量計、渦街流量計等等。這些流量計大多是通過電傳感器測得力、轉速、或振動信號輸入分析設備進行計算，最後得出流量數值。但是，電子類傳感器存在密封性差、易漏電、易腐蝕、受電磁幹擾等問題。[0003]光纖傳感器採用光纖進行傳感和傳輸，不存在上述問題，因此近年得到了越來越多的重視。但是目前的光纖流量計仍存在較多問題。[0004]專利200620046512.2中公開了一種光纖浮子流量計，採用強度調製的方法。當流量較小時，該傳感器的輸出很小，無法檢測小流量。並且光路收到外界環境的影響較大，從而引起流量誤差較大。[0005]趙棟等人提出了光纖浮子流量計的設計(趙棟等，「基於白光幹涉原理的全光纖渦街流量測量方法，」儀器儀表學報，2011)，這種渦街式流量計採用光纖垂直於流向布置，通過流體的壓力使光纖長度發生變化。其不足在於:1)光纖本身作為阻流體，受力小，靈敏度低，尤其是小流量的情況；2)傳感器包含一光纖幹涉儀，系統複雜；3)當流體粘度較大時光纖很容易被流體衝斷；4)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限。[0006]鄭倫佳等人公開了一種「包括光纖布拉格光柵傳感器的卡門渦流流量計組件以及測量流體流速的方法」(中國專利申請號200780047600.1)，該方案中在渦街發生器後面布置光纖光柵，其不足在於:1)當流體粘度較大時光纖很容易被流體衝斷；2)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限；3)光纖感受的是由於渦街發生器變形而產生的應變，而不是渦街發生器產生的渦流造成的換能機構的位移，因此靈敏度較低；4)渦街在流量小的時候很難產生，因此無法測量小流量。[0007]因此，如何保護光纖不受流體本身的影響，並提高流量計的靈敏度成為光纖流量計目前亟需解決的問題。[0008]本實用新型提出一種光纖浮子流量計，用於流體流量的監測，重點解決現有光纖流量計中光纖受流體本身的影響以及無法檢測小流量和靈敏度有待提高的問題。實用新型內容[0009](一 )要解決的技術問題[0010]有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種光纖浮子流量計，以解決現有光纖流量計中光纖受流體本身的影響以及無法檢測小流量和靈敏度有待提高的問題。[0011](二)技術方案[0012]為達到上述目的，本實用新型提供了一種光纖浮子流量計，該光纖浮子流量計包括:安裝於被測管道的導流管10 ;安裝於導流管10內部用以在流體的作用下旋轉並產生振動的浮子50 ;安裝於導流管10內部用以感受浮子50產生的振動的測量膜片20 ;以及兩端固定於測量膜片20上用以測量振動頻率的光纖光柵30。[0013]上述方案中，所述浮子50與測量膜片20接觸的端面進一步設置有用以減小浮子50與測量膜片20的摩擦並增強浮子50引起的測量膜片20的振動的凸起51。[0014]上述方案中，所述浮子50為一圓臺結構，在其側面進一步設置有用以增強流體引起的浮子50的旋轉的導流槽52。[0015]上述方案中，所述測量膜片20的橫截面積小於所述浮子50的橫截面積。[0016]上述方案中，所述測量膜片20進一步設置有對稱的肋21，並通過肋21與導流管10固定。[0017]上述方案中，所述測量膜片20進一步設置有凹陷22，與浮子50的凸起51配合，增強浮子50引起的測量膜片20的振動。[0018]上述方案中，所述光纖光柵30安裝於肋21上，以增加流量計的靈敏度。[0019](三)有益效果[0020]從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果:[0021]1、本實用新型提供的這種光纖浮子流量計，採用在浮子上增加凸起和在測量膜片上增加凹陷的方法，增加了浮子對測量膜片的振動激勵，提高了傳感器的靈敏度。[0022]2、本實用新型提供的這種光纖浮子流量計，通過測量浮子引起的振動而不是旋轉來測量流量，並通過增加浮子的導流槽，不但簡化了流量計的設計，而且保證了流量計可以檢測小流量的情況。[0023]3、本實用新型提供的這種光纖浮子流量計，通過測量浮子引起的振動導致測量膜片上的光纖光柵的波長變化來檢測流量，避免了強度檢測無法檢測小信號和受到外界幹擾較大的問題。
[0024]圖1為本實用新型提供的光纖浮子流量計的示意圖；[0025]圖2為本實用新型提供的光纖浮子流量計中浮子50示意圖；[0026]圖3為本實用新型提供的光纖浮子流量計中測量膜片20的俯視圖。
具體實施方式
[0027]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。[0028]請參照圖1 圖3，圖1為本實用新型提供的光纖浮子流量計的示意圖；圖2為本實用新型提供的光纖浮子流量計中浮子50示意圖；圖3為本實用新型提供的光纖浮子流量計中測量膜片20的俯視圖。該光纖浮子流量計包括:安裝於被測管道的導流管10 ;安裝於導流管10內部用以在流體的作用下旋轉並產生振動的浮子50 ;安裝於導流管10內部用以感受浮子50產生的振動的測量膜片20 ;兩端固定於測量膜片20上用以測量振動頻率的光纖光柵30。[0029]浮子50與測量膜片20接觸的端面進一步設置有用於減小浮子50與測量膜片20的摩擦並增強浮子50引起的測量膜片20的振動的凸起51。浮子50為一圓臺結構，在其側面進一步設置有用以增強流體引起的浮子50的旋轉的導流槽52。[0030]測量膜片20的橫截面積小於浮子50的橫截面積。測量膜片20可進一步設置有對稱的肋21，並通過21與導流管10固定。測量膜片20可進一步設置有凹陷22，與浮子50的凸起51配合，增強浮子50引起的測量膜片20的振動。[0031]光纖光柵30 —般安裝於肋21上，以增加流量計的靈敏度。光纖光柵30有一定的初始預應力。[0032]本實用新型提供的光纖浮子流量計的工作原理為，參考圖1、圖2、圖3，當流體在導流管10中流動時，浮子50在流體力的作用下浮起在平衡位置並旋轉(尤其是在有導流槽52的情況)。測量膜片20在浮子50旋轉時在浮子50的作用下沿垂直於導流管10的軸線方向振動，並帶動安裝於其上的光纖光柵30產生相應的應變,引起光纖光柵30的輸出光波長發生變化。[0033]浮子50與測量膜片20接觸的端面可進一步設置有凸起51，測量膜片20可進一步設置有凹陷22。當浮子50旋轉時，浮子50的凸起51在流體流動力的作用下可陷入凹陷22，當浮子繼續旋轉時，凸起51又從凹陷22旋出，從而使浮子50繞導流管10軸向的旋轉轉變為沿軸向的振動，因此可增強浮子50引起的測量膜片20的振動。該振動的頻率與浮子50的轉速一致，而浮子50的轉速與流量成比例，因此可以通過檢查光纖光柵30的測量的振動頻率來測得流量。[0034]需要說明的是，對于波長調製型光纖傳感器，敏感元件不限於光纖光柵，即光纖光柵30可被其它器件替換而取得相同效果，其它器件如光纖雷射器、長周期光柵、啁啾光柵坐寸o[0035]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種光纖浮子流量計，其特徵在於，該光纖浮子流量計包括: 安裝於被測管道的導流管(10)； 安裝於導流管(10)內部用以在流體的作用下旋轉並產生振動的浮子(50)； 安裝於導流管(10)內部用以感受浮子(50)產生的振動的測量膜片(20);以及 兩端固定於測量膜片(20)上用以測量振動頻率的光纖光柵(30)。
2.根據權利要求1所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述浮子(50)與測量膜片(20)接觸的端面進一步設置有用以減小浮子(50)與測量膜片(20)的摩擦並增強浮子(50)引起的測量膜片(20)的振動的凸起(51)。
3.根據權利要求1所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述浮子(50)為一圓臺結構，在其側面進一步設置有用以增強流體引起的浮子(50)的旋轉的導流槽(52)。
4.根據權利要求1所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述測量膜片(20)的橫截面積小於所述浮子(50)的橫截面積。
5.根據權利要求1所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述測量膜片(20)進一步設置有對稱的肋(21)，並通過肋(21)與導流管(10)固定。
6.根據權利要求1所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述測量膜片(20)進一步設置有凹陷(22)，與浮子(50)的凸起(51)配合，增強浮子(50)引起的測量膜片(20)的振動。
7.根據權利要求1或5所述的光纖浮子流量計，其特徵在於，所述光纖光柵(30)安裝於肋( 21)上，以增加流量計的靈敏度。
專利摘要本實用新型公開了一種光纖浮子流量計，包括安裝於被測管道的導流管；安裝於導流管內部用以在流體的作用下旋轉並產生振動的浮子；安裝於導流管內部用以感受浮子產生的振動的測量膜片；以及兩端固定於測量膜片上用以測量振動頻率的光纖光柵。本實用新型採用在浮子上增加凸起和在測量膜片上增加凹陷的方法，增加了浮子對測量膜片的振動激勵，提高了傳感器的靈敏度；通過測量浮子引起的振動而不是旋轉來測量流量，並通過增加浮子的導流槽，不但簡化了流量計的設計，而且保證了流量計可以檢測小流量的情況；通過測量浮子引起的振動導致測量膜片上的光纖光柵的波長變化來檢測流量，避免了強度檢測無法檢測小信號和受到外界幹擾較大的問題。
文檔編號G01F1/52GK203083625SQ20132006393
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者張文濤, 李芳 申請人:中國科學院半導體研究所