CN102279026B

CN102279026B - 一种光纤通信燃气表

Info

Publication number: CN102279026B
Application number: CN 201110100829
Authority: CN
Inventors: 白皞; 白在铭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: CN102279026A

Abstract

本发明涉及一种光纤通信燃气表，该燃气表包括：字轮；其特征在于，该燃气表还包括：光纤传感器；所述字轮中最小位字轮外沿上设置十个挡片；所述挡片采用不透光的材料制成；所述光纤传感器包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器；光纤探头包括：两根光纤；两根光纤同轴心布置，且两光纤端头间距至少等于挡片厚度；所述发光元件产生光线经一光纤传输，所述挡片处于两光纤端头之间，挡片挡住光传播路径，使光束到达不到正对面的光纤；所述挡片不处于两光纤端头之间，根据光的直射原理，另一光纤接收正对面光纤传输过来的光束；光敏元件根据传输过来的光束获得光脉冲，计数器累加光脉冲个数；微处理器根据光脉冲数计算燃气流量。

Description

一种光纤通信燃气表

技术领域

本发明涉及燃气表，特别涉及一种光纤通信燃气表。

背景技术

如图1所示，图1为传统燃气表外观图。从燃气表的外面只能看到小玻璃窗里有个带数码的字轮，字轮上有十位数字。用气的时候能看到最低位的数字轮慢悠悠地转动。当最低位从0转到9时，它前面的次数字轮就转动一下，使读数增加一个数，这就是进位。显然，这也是一种十进位的计数装置，叫“字轮计数器”。

如图2所示，图2为传统燃气表内部工作原理图。从图2所示的燃气表工作原理可知，传统燃气表有很多安全隐患。比如：无线、脉冲、RS485等等通信都离不开电直接跟燃气表接触。传统的燃气表里燃气计量是用机械方法，膜式燃气表主要由计量系统、气路及气路分配系统、运动传送系统和计数系统四大部分组成。其中，计量系统、气路及气路分配系统和运动传送系统位于表壳内，计数系统位于表壳外。虽然燃气的表壳和计数系统是分开的，根据燃气表的工作原理，但是中间密封好的传动轴万一密封失灵，当燃气进到计数系统时，燃气和空气混合在一起，只要有一点点火星就爆炸。以上燃气表通信而引起的燃气表爆炸事故太多。因此，国内外为了燃气表的安全通信动了不少脑筋，这也是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种光纤通信燃气表，在传统燃气表的基础上加入光纤传感器，并对最小位字轮进行相应的改造来实现安全可靠的通信。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种光纤通信燃气表，该燃气表包括：字轮；其特征在于，该燃气表还包括：光纤传感器；

所述字轮中最小位字外沿置有十棱柱体，每个柱侧面外置有一反射镜；

所述光纤传感器包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器；所述光纤探头包括：两根光纤；两根光纤构成一个角；

所述反射镜的长度l取值范围：φ₁+φ₂＜l＜m；其中，φ₁-表示一光纤直径；φ₂-表示另一光纤直径；m-表示十棱柱的棱长；

所述发光元件产生光线经一光纤传输，作为入射光束经反射镜反射到另一光纤上，所述光敏元件根据光纤传输过来的反射光束获得光脉冲，计数器累加光脉冲个数；所述微处理器根据光脉冲数计算燃气流量；其中，一个光脉冲等于最小位字轮转动一个字符，十个光脉冲等于最小位字轮转动一圈，也等于次小位字轮转动一个字符。

更优选地，所述两根光纤均采用塑料光纤；所述光敏元件采用光敏管；所述入射光束的波长为650nm。

为实现上述发明目的，还提出另一种光纤通信燃气表，该燃气表包括：字轮；其特征在于，该燃气表还包括：光纤传感器；

所述字轮中最小位字轮外沿上设置十个挡片；所述挡片采用不透光的材料；

所述光纤传感器包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器；所述光纤探头包括：两根光纤；两根光纤同轴心布置，且两光纤端头间距至少等于挡片厚度；

所述发光元件产生光线经一光纤传输，所述挡片处于两光纤端头之间，所述挡片挡住光传播路径，使光束到达不到正对面的光纤；所述挡片不处于两光纤端头之间，根据光的直射原理，另一光纤接收正对面光纤传输过来的光束；所述光敏元件根据传输过来的光束获得光脉冲，计数器累加光脉冲个数；所述微处理器根据光脉冲数计算燃气流量；其中，一个光脉冲等于最小位字轮转动一个字符，十个光脉冲等于最小位字轮转动一圈，也等于次小位字轮转动一个字符。

更优选地，所述两根光纤均采用塑料光纤；所述光敏元件采用光敏管；所述光束的波长为650nm；所述挡片均匀布置于所述字轮外沿。

本发明的优点在于，本发明提出的光纤通信燃气表正是远离通信电线和电池的光纤通信燃气表。燃气表壳内与燃气接触的没有电线和电池，只有光纤连接，光纤是冷光源，所以丝毫没有火的因素的安全可靠的光纤通信燃气表。为实现安全可靠的通信奠定了基础。

附图说明

图1为传统燃气表外观图；

图2为传统燃气表内部工作原理图；

图3为本发明的光纤通信燃气表中最小位字轮的结构图之一；

图4为图3中结构图的侧视图；

图5为图3中结构图的俯视图；

图6为燃气表置入的光纤传感器框图；

图7为基于光反射原理的光纤探头与最小位字轮的位置关系图；

图8为本发明的光纤通信燃气表中最小位字轮的结构图之二；

图9为图8中结构图的侧视图；

图10为图8中结构图的俯视图；

图11为基于光直射原理的光纤探头与最小位字轮的位置关系图；

图12为燃气表与光纤传感器的位置关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的方法进行进一步详细的说明。

一、利用光反射原理：

1、最小位字轮的改造

如图3所示，图3为本发明的光纤通信燃气表中最小位字轮的结构图之一。如图4所示，图4为图3中结构图的侧视图。如图5所示，图5为图3中结构图的俯视图。最小位的字轮的外沿处1.5mm做成十棱柱面，每个面对应一个字符，并每个棱柱面中间面积镀镜面，即反射镜镜面。在最小位字轮转动的过程中，光纤传感器的光纤探头中两根光纤构成的角的角平分线垂直于镜面的瞬间，光纤传感器中的发光元件产生的入射光束经反射镜反射到另一光纤上。传感器嘴离镜面距离(R-Rcos18)+0.5mm。其中，R是字轮半径，也就是传感器嘴离字轮半径加0.5mm位置。

2、光纤传感器

如图6所示，图6为燃气表置入的光纤传感器框图。包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器。光纤探头包括：两根光纤。两根光纤构成一个角，按照如图7所示来布置光纤探头同最小位字轮的位置关系，在字轮转动过程中，使两根光纤构成的角的角平分线与镜面法线有重合的时刻。

光纤传感器原理：入射角等于反射角时入射光束返回反射光束。光纤传感器是两根光纤组成，一根光纤是光的入射光纤，另一个光纤是光的反射光纤，入射光纤的入射角α和反射光纤的反射角β相同时，通过入射光纤进的入射光束被反射后反射到反射光纤，入射光束99％以上反射到反射光纤上来，因为反射镜是表面反射只有反射没有折射光，还有光在光纤传感器到反射镜面传输过程中光几乎没有损耗。因为空气也很好的导光体，所以入射光束几乎等于反射光束。入射光纤始终入射波长650nm光束，如果字轮被燃气的流量而转动时字轮棱柱面上的反射镜正对传感器嘴时入射光束反射到反射光纤上，这样反射光纤得到光脉冲，一个光脉冲相当于最小位字轮转动一个字符，得到十个光脉冲相当于最小位字轮转动一圈。这样靠反射光纤的反射光脉冲可以计量燃气的流量。

二、光的直射原理：

1、最小位字轮的改造

如图8所示，图8为本发明的光纤通信燃气表中最小位字轮的结构图之二。如图9所示，图9为图8中结构图的侧视图。如图10所示，图10为图8中结构图的俯视图。最小位字轮字符的外沿设置十个很薄的挡片，挡片厚度为0.2mm，采用不透光材料制成。

2、光纤传感器

光纤传感器包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器。光纤探头包括两根光纤。此时，两根光纤布局与利用光的反射原理情况下的布局不同了，按照如图11所示布置光纤探头同最小位字轮的位置关系。两根光纤很严格同轴心布置，两光纤间距至少等于挡片长度。入射光线始终存在，如果被薄片挡住时光线传不到正对面的光纤，这时光纤里没有光束，没有被薄片挡住时对面的光纤里有光束。就这样最小位的字轮转动时对面的光纤里形成光脉冲，如果光脉冲产生10次说明最小位的字轮旋转一圈。用这种方法可以很准确测量燃气表的流量。

总之，一对光纤利用反射原理或直射原理计量最小位的字轮转动时产生的光脉冲数来计量燃气表的流量是安全可靠的远程计量方法。

扩展地，对每个字轮均匀360度安装5对光纤，并在字轮的0～3字符和5字符旁边镀反光镜面，通过5对光纤中反射光纤的光脉冲数可以读出每一个字轮的读数。

如图12所示，图12为燃气表与光纤传感器的位置关系图。从图12中可以看出，本发明提出的光纤通信燃气表正是远离通信电线和电池的光纤通信燃气表。燃气表壳内与燃气接触的没有电线和电池，只有光纤连接，光纤是冷光源，所以丝毫没有火的因素的安全可靠的光纤通信燃气表。为实现安全可靠的通信奠定了基础。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种光纤通信燃气表，该燃气表包括：字轮；其特征在于，该燃气表还包括：光纤传感器；

所述字轮中最小位字外沿设置有十棱柱体，每个柱侧面外置有一反射镜；

2.根据权利要求1所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述两根光纤均采用塑料光纤。

3.根据权利要求1所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述光敏元件采用光敏管。

4.根据权利要求1所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述入射光束的波长为650nm。

5.一种光纤通信燃气表，该燃气表包括：字轮；其特征在于，该燃气表还包括：光纤传感器；

所述光纤传感器包括：光纤探头、发光元件、光敏元件、计数器和微处理器；所述光纤探头包括：两根光纤；两根光纤同轴心布置，且两光纤端头间距大于等于挡片厚度；

所述发光元件产生光线经一光纤传输，当所述挡片处于两光纤端头之间时，所述挡片挡住光传播路径，使光束到达不到正对面的光纤；当所述挡片不处于两光纤端头之间时，根据光的直射原理，另一光纤接收正对面光纤传输过来的光束；所述光敏元件根据传输过来的光束获得光脉冲，计数器累加光脉冲个数；所述微处理器根据光脉冲数计算燃气流量；其中，一个光脉冲等于最小位字轮转动一个字符，十个光脉冲等于最小位字轮转动一圈，也等于次小位字轮转动一个字符。

6.根据权利要求5所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述两根光纤均采用塑料光纤。

7.根据权利要求5所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述光敏元件采用光敏管。

8.根据权利要求5所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述光束的波长为650nm。

9.根据权利要求5所述光纤通信燃气表，其特征在于，所述挡片均匀布置于所述字轮外沿。