專利名稱：雙光纖光柵壓差流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙光纖光柵壓差流量計。屬于流量測量、檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化中，流量是需經(jīng)常測量和控制的參數(shù)之一，使用最早、應(yīng)用最廣泛的流量傳感器是機械轉(zhuǎn)子式的，其技術(shù)相對成熟，但由于受機械結(jié)構(gòu)限制，測量誤差較大。隨后發(fā)展起來的電磁流量計、超聲波流量計和聲學(xué)多普勒流量計測量精度都較高，且使用簡便，但易受電磁干擾，使用成本較高。光纖流量計具有抗電磁干擾、尺寸小和重量輕等優(yōu)點，但光纖流量計是利用流量對光信號的強度和相位的調(diào)制而設(shè)計的，而相位受環(huán)境影響較大，實際應(yīng)用中很難準確檢測。光纖布拉格光柵(FBG)流量傳感器是利用流量變化來引起反射光波長變化，外界環(huán)境對波長的影響相對較小，故FBG流量傳感器成為近幾年 業(yè)界研究的熱點。針對光纖光柵器件制作的傳感器有一些研究報道，如基于汾丘里管結(jié)構(gòu)的FBG流量傳感器(陳建軍，張偉剛，涂勤昌，等，基于光纖光柵的高靈敏度流速傳感器，光學(xué)學(xué)報，2006，26⑶1136-1139)，基于渦街結(jié)構(gòu)的FBG流量傳感器(李紅民，高宏偉，劉波等，一種新型的光纖光柵渦街流量傳感器，傳感技術(shù)學(xué)報，2006，19(4) : I 195-1 197)，基于革巴式結(jié)構(gòu)的 FBG 流量傳感器(Zhao Yong, Chen Kun, Yang Jian. Novel target type flowmeter based on a differential fiber Bragg grating sensor， Measurement，2005，38(3) :230-235)。這些傳感器，都是通過不同的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得流速的變化與作用在結(jié)構(gòu)體上的變形和受力保持一定數(shù)學(xué)關(guān)系，而粘貼在結(jié)構(gòu)體上的FBG傳感器感知變形與受力，從而間接測量了流量的變化；但由于它們結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，流量測量與結(jié)構(gòu)體受力之間難以保證線性，而且受溫度和外部干擾嚴重，即使想消除溫度影響，需要額外參考溫度傳感；有些雖然結(jié)構(gòu)上保證了線性關(guān)系和提高了精度，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，溫度自補償、靈敏度高、測量準確的雙光纖光柵壓差流量計。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種雙光纖光柵壓差流量計，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個相對的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，它們結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述兩個支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵，兩個光纖布拉格光柵參數(shù)相同，是在一根光纖上，空間上相距一段距離紫外刻制加工的，該根光纖引出液體流量管后，連接強度解調(diào)裝置(光源，光耦合器，光電轉(zhuǎn)換電路)，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。所述固定桿與液體流量管的管壁之間密封連接，兩個相同的光纖布拉格光柵分別在前后兩個支撐圓柱體上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體和支撐圓柱體均為彈性體，感受管內(nèi)液體流速流場作用在彈性體上的受力變形。[0007]所述兩個光纖布拉格光柵(FBG)為同樣參數(shù),在一根光纖上加工刻制而成,空間保留一定距離，用來保證兩個光纖布拉格光柵敷設(shè)在前后兩個支撐圓柱體上。所述的同一根光纖上兩個同樣FBG的壓差流量計解調(diào)為強度解調(diào)。本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時，管內(nèi)流體流到傘狀結(jié)構(gòu)體的第一個圓錐體上時，產(chǎn)生壓力，流體會向外擴張，使得第一個支撐圓柱體受壓，流體流經(jīng)中間支柱后，繼續(xù)到達第二個圓錐體上時，向外擴張，使第二個圓錐體受拉，第二個支撐圓柱體產(chǎn)生拉伸變形，作用在兩個支撐圓柱體上的壓力、拉力通過光纖布拉格光柵檢測，經(jīng)光纖、光纖光柵解調(diào)裝置后進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置分析處理后得出流體流量管內(nèi)的流量信息。本實用新型的有益效果是，本實用新型雖然采用光纖光柵(FBG)器件感受流速引起的彈性體受力變形，但采用前后彈性體上一樣參數(shù)的兩個FBG器件來實現(xiàn)流速測量，利用兩個FBG反射譜重疊區(qū)域的能量來測量前后彈性體的受力變形(任何時候，一個受拉，一個受壓)，從而間接測量流速的變化，屬于強度解調(diào)，在測量結(jié)構(gòu)上采用FBG最容易敏感的拉伸方向，保證了流速變化與引起彈性結(jié)構(gòu)體的受力變形，以及引起FBG反射譜波形漂移 的變化之間成本質(zhì)線性關(guān)系，而且，采用了機械結(jié)構(gòu)對稱和兩個一樣的FBG強度解調(diào)原理，F(xiàn)BG受溫度影響和外部干擾自然消除，精度高。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用一根光纖上的同樣結(jié)構(gòu)的兩個FBG受力差，溫度、外部影響自補償。

圖I是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；其中I.液體流量管，2.圓錐體,3.支撐圓柱體,4.固定桿,5.光纖布拉格光柵.具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖I所示，一種壓差流量計，包括一根沿液體流量管I直徑穿過且固定于該管的固定桿4，液體流量管I內(nèi)的固定桿上沿液體流量管I的軸向中心方向設(shè)有兩個相對的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體2和支撐圓柱體3組成，它們結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述兩個支撐圓柱體3上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵5,兩個光纖布拉格光柵5參數(shù)相同，是在一根光纖上，空間上相距一段距離紫外刻制加工的，該根光纖引出液體流量管I后，連接強度解調(diào)裝置(光源，光耦合器，光電轉(zhuǎn)換電路)，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。所述固定桿4與液體流量管I的管壁之間密封連接，兩個相同的光纖布拉格光柵5分別在前后兩個支撐圓柱體3上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體2和支撐圓柱體3均為彈性體，感受管內(nèi)液體流速流場作用在彈性體上的受力變形。所述兩個光纖布拉格光柵5為同樣參數(shù),在一根光纖上加工刻制而成,空間保留一定距離，用來保證兩個光纖布拉格光柵5敷設(shè)在前后兩個支撐圓柱體3上。所述的同一根光纖上兩個同樣FBG的壓差流量計解調(diào)為強度解調(diào)。本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時，管內(nèi)流體流到傘狀結(jié)構(gòu)體的第一個圓錐體2上時，產(chǎn)生壓力，流體會向外擴張，使得第一個支撐圓柱體3受壓，流體流經(jīng)中間支柱后，繼續(xù)到達第二個圓錐體2上時，向外擴張，使第二個圓錐體2受拉，第二個支撐圓柱體3產(chǎn)生拉伸變形，作用在兩個支撐圓柱體3上的壓力、拉力通過光纖布拉格光柵5檢測，經(jīng)光纖、光纖光柵解調(diào)裝置后進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置分析處理后得出流體流量管內(nèi)的流量信肩、O上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新 型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種雙光纖光柵壓差流量計，其特征是，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個相對的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，所述兩個支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵,所述兩個光纖布拉格光柵是在同一根光纖上間隔設(shè)置且采用紫外刻制加工而成，該根光纖引出液體流量管后連接強度解調(diào)裝置，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。
2.如權(quán)利要求I所述的雙光纖光柵壓差流量計，其特征是，所述固定桿與液體流量管的管壁之間密封連接。
3.如權(quán)利要求I所述的雙光纖光柵壓差流量計，其特征是，所述兩個相同的光纖布拉格光柵分別在前后兩個支撐圓柱體上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體和支撐圓柱體均為彈性體。
專利摘要本實用新型公開了一種雙光纖光柵壓差流量計，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個相對的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，所述兩個支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵，所述兩個光纖布拉格光柵是在同一根光纖上間距紫外刻制加工制備而成，該根光纖引出液體流量管后連接強度解調(diào)裝置，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用一根光纖上的同樣結(jié)構(gòu)的兩個FBG受力差，溫度、外部影響自補償。
文檔編號G01F1/36GK202547700SQ20122006317
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者呂丹丹, 吳震, 張冉, 楊猛, 蔣奇, 高芳芳 申請人:山東大學(xué)