CN1083208A - 一种光纤流量计 - Google Patents

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周晓军
刘文达
孙涛
刘名玉
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Abstract

本发明公开了一种高灵敏度的光纤流量计。它 用旋涡产生体产生卡门涡街，将传感光纤置于涡街 中，利用光纤在涡街中的受迫振动调制光信号从而达 到传感目的。本发明提供的流量计作为非电式测量 安全可靠，能连续实时遥测，可用于各种情况下的流 量测试，特别适于在如煤矿一类防爆环境中管道气体 流量测试。

Description

本发明是一种光纤流量计，涉及光纤传感领域。
防爆环境下的流量实时遥控是一个重要而困难的问题。现用的多是简单、原始的测量方法，不能遥测，只能人工一点一点地测，并用曲线校正。最近引入的超声波多普勒流量计和超声波旋涡调制式流量计需要换能器转换为电信号，在易燃、易爆的环境中测量，需要加体积很大的防爆装置，受到很大的限制。用光纤进行这种测量也已有一些报道。旋叶斩光式光纤流量计（《FIBER    OPTIC    SENSORS    FUNDAMENTALS    AND    APPLICATIONS》D·A·Kronn    1988）由流场推动旋叶，每转一圈就在光纤缝隙中作一次斩光而获得流速信号。这种方法由于光纤端面直接暴露在测量流体中，端面污染、高温等因素使其无法长期使用。为避免这一困难，发展了微弯损耗型光纤流量计，它直接将整段光纤垂直于流场放置，光纤两端分别连接光源和光探测器。流速不同光纤所受冲力就不同，光纤的微弯损耗也就不同，由此获得流速信号（J·Phys·E·Sci    instrun·19（1986）    P64～66    IOP    SHORT    MEETINGS    FIBER    OPTIC    SENSORS    1987    IOP    PUBLISHING    Ltd    P101～104）。这种方法在管道（直径几十厘米）气体流量测试时，会因微弯损耗太小而无法测量，而且结构不够稳定。
本发明的任务是提供一种流量非电测试的装置，它安全、可靠、能实时连续遥测，并具有较高的灵敏度。
本发明是以如下方式完成的：在流场中垂直放入一障碍物，该物体后将形成有规则的两列旋转方向相反的并排旋涡，称为卡门涡街。此旋涡频率与流速成正比，将传感光纤置于卡门涡街中，其尾纤可长达数公里与光源和光探测器相连，此光纤受旋涡冲力的作用而作受迫振动，光纤中传输的光信号也就被此振动调制。检测光探测器所收到的光信号的变化频率（即旋涡产生的频率）即可求出流场的流速，当即测流场局限在有限通道时，由速度与流量的一一对应关系即刻得到流量信号。
本发明是非电测量，安全可靠，能实时连续遥测。比其它光纤流量计有更高的灵敏度。而且由于检测的是频率信号，故不受光源波动及温度变化等因素的影响，特别适合于在如煤矿一类防爆环境下的管道气体流量测试。
以下将结合附图对发明做进一步的描述。
图1是本发明结构示意图
图2是本发明一种实施例结构图
图3是本发明的另一种实施例
本发明有多种实施例，现举两例说明。参照图2、光源（6）发出的光通过Y型分路器（9）和尾纤（10）到达传感光纤（2），并出射在反射镜（8）上。漩涡产生体（1）发出的涡街（3）使传感光纤（2）作受迫振动，由反射镜（8）反射回光纤的光强即按受迫振动的规律而不断变 化;传感光纤（2）上所挂的重物（5）将光纤的本征振动减弱至很小而不对受迫振动规律造成影响，流速的变化会使受迫振动频率相应变化，此调制后的光信号经尾纤（10）和Y型分路器（9）传至光探测器（7），探测到的光信号强度随漩涡的频率而变化，由此即可求得管道（4）中流场的流速，从而获得通道内的流量。
本发明的另一实施例即图（3）是传感光纤（2）采用多模光纤，在涡街（3）作用下，纤内模式分布因受迫振动而变化并导致局部光强变化，接收尾纤（10）是芯径为多模光纤十分之一的单模光纤，经接收尾纤（10）传至光探测器（7）的光强信号也是随漩涡频率变化的信号，由此信号可得流场的流速，并获得通道内的流量。

Claims (3)

1、一种光纤流量计，它包括光源(6)，光探测器(7)，尾纤(10)，管道(4)，传感光纤(2)，其特征在于还包括旋涡产生体(1)，其最大宽度为d，传感光纤(2)置于旋涡产生体之后的卡门涡街中，两者间的距离小于2d。
2、根据权力要求1所述的光纤流量计，其特征在于传感光纤（2）是单模光纤。
3、根据权力要求1所述的光纤流量计，其特征在于传感光纤（2）为多模光纤。
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