CN201177521Y - 用于流体和/或气体速度测量的光纤传感器 - Google Patents
用于流体和/或气体速度测量的光纤传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及光纤流体/气体流率测量传感器，并且用于气体/流体流动测量系统，以及可以用于水或天然气消耗监测，尤其是用于意欲供管道和油/气井中的流体/气体流动监测使用的测量系统。所述传感器包括含有至少一个布拉格纤维网格的光纤，其中所述布拉格纤维网格备有至少一个机械应力集中器，所述的机械应力在光纤内在光纤与气体/流体流相互作用期间产生。结果，所述传感器灵敏性增加。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于流体/气体速度测量的光纤传感器，所述光纤传感器能够应用于流体/气体流动测量系统，并且可以用于水或天然气消耗监测，尤其是用于意欲供管道和油/气井中的流体/气体流动监测使用的测量系统。
背景技术
光纤传感器已知用作以沿光纤设置的网格为基础的转换器(光波导管)(US 6271766，G 01D 5/353，07.08.2001)。
在已知的装置中，以光纤栅格形式的每一光纤学转换器取决于它的空间周期而反射不同的波长。来自光发射体的宽带光信号沿光纤传播，并且每一转换器反射处于某一波长带的部分此信号。反射的波进入到谐波分析器中。具体地，纤维间的布拉格网格(inter-fiber Bragg’s lattices)被用作光纤转换器。
已知的工程解决办法意欲用于监测油或气井环境中的各种电-物理参数，即，介质压力和温度、介质流动振动。
此装置的缺点在于，用于此装置的光纤传感器不能对气体/流体流动速度的变化进行监测。
一种包括至少一个布拉格纤维网格的光纤气体/流体流动速率测量传感器按照其工程实质而成为与所要求保护的本实用新型最接近的发明(US20050145039，G 01F 1/00，07.07.2005)。该已知的工程解决办法的特征在于一种用于流体/气体流率测量的光纤传感器，并且该解决办法包括含布拉格纤维网格的光纤(纤维光波导管)。
该已知光纤的缺点在于对控制参数中的轻微变化的灵敏性。
实用新型内容
本实用新型旨在开发和生产一种性能数据改进的光纤气体/流体流率测量传感器。
从工程的观点，此任务的解决将使得传感器灵敏性增加。
本工程结果是通过提供用于光纤气体/流体流率测量传感器的布拉格纤维网格实现的，所述光纤气体/流体流率测量传感器包含至少一个布拉格纤维网格，以及机械应力集中器，所述的机械应加力在光纤内在光纤与气体/流体流相互作用期间产生。
本实用新型的区别性特征在于，布拉格纤维网格备有机械应力集中器，所述的机械应力在光纤内在光纤与气体/流体流相互作用期间产生。结果，在气体/流体流率轻微改变时，光纤中的机械应力以及因而布拉格纤维网格中的机械应力显著增加，因而导致反射波的频率改变。
有利的是，机械应力集中器以其横截面尺寸大于光纤直径的元件形式制备，所述机械应力集中器被放置在布拉格网格附近。
有利的是，机械应力集中器应当具有空气动力学形状，例如球体或椭圆体。
有利的是，将布拉格网格放置在可以以空心圆筒体或管的形式的保护壳体(protective enclosure)中。
优选地，光纤应当备有由金属、碳、陶瓷、塑料或聚酰胺制成的保护壳体。
附图说明
图1显示根据本实用新型生产的光纤气体/流体流率测量传感器布置；和
图2显示用于光纤(光波导管)和布拉格网格在壳体中的固定的选择。
具体实施方式
图1中所示的光纤气体/流体流率测量传感器包括：光纤(光波导管)(1)；至少一个布拉格纤维网格(2)；以及空气动力学形状的机械应力集中器(3)。
按照图2，光纤气体/流体流率测量传感器备有保护壳体(4)。
其中具有至少一个布拉格纤维网格(2)的光纤是该传感器的基础。布拉格纤维网格(2)是沿光纤(1)分布并且受气体/流体流影响的敏感元件；结果，产生在光纤(1)和布拉格纤维网格(2)中的机械应力。在稳定状态下，即在受控的气体/流体的恒定流率下，布拉格纤维网格(2)的周期是稳定的。布拉格纤维网格(2)中的机械应力由在流动的流体/气体和位于流中的光纤(1)之间出现的摩擦力产生。光纤(1)备有安装在布拉格纤维网格(2)附近的机械应力集中器。气体/流体流率一旦改变，布拉格纤维网格(2)的空间周期就也改变，这反过来改变了反射波的频率。机械应力集中器的安装引起了布拉格纤维网格的空间周期的更显著变化。从布拉格纤维网格反射的信号进入到接收器例如谐波分析器中。
按照所建议的实用新型，该传感器可以是电缆或测井系统的一部分，其可以安装在永久基础上的管道中或在测量正在进行时的管道中。
按照所建议的实用新型，该传感器可以通过在应用已知技术的情况下使用任意已知方法制造，并且不需要特殊的设备或成套装备。
Claims (12)
1.一种光纤气体/流体流率测量传感器，其特征在于，包括含有至少一个布拉格纤维网格的光纤，其中所述布拉格纤维网格备有机械应力集中器，所述的机械应力在光纤与气体/流体流相互作用期间在光纤内产生。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述机械应力集中器以其横截面尺寸大于光纤直径的元件形式制成，并且被放置在布拉格网格附近。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述机械应力集中器具有空气动力学形状。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述机械应力集中器具有球体或椭圆体-样形状。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，布拉格纤维网格被放置到保护壳体中。
6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述保护壳体被制成空心圆筒体或管。
7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，光纤安置有保护涂层。
8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述保护涂层由金属制成。
9.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述保护涂层由碳制成。
10.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述保护涂层由陶瓷制成。
11.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述保护涂层由塑料制成。
12.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述保护涂层由聚酰胺制成。
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2008
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