CN201819710U - 光纤型流量监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光纤弯曲损耗变化的光纤型流量监测装置，主要是在外壳(10)内、与浮子(9)连接的有一曲线型壳体(4)，在曲线型壳体(4)内部的相对两侧布设有多个变形齿，变形齿间夹持有信号光纤(6)。浮子(9)在流体的带动下移动并使曲线型壳体(4)的长度变化，引发其内部两侧变形齿间的位置变化，使夹持在两侧变形齿之间的信号光纤(6)的弯曲曲率变化，从而改变了信号光纤(6)的微弯损耗，测试单元(5)检测到该微弯损耗变化并传递给处理单元(7)，处理单元(7)计算出流体流量的大小。本装置精度高、成本低、可远距离传输数据、易于复用组网，具有广阔的应用前景。

Description

光纤型流量监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种流量仪表，更确切地说，涉及一种利用光纤弯曲损耗变化检测流量的装置。

背景技术

现有的浮子流量表是由一根自下而上扩大的垂直锥形管和一个沿锥管轴向上下移动的浮子所组成。被测流体从下向上经过锥管和浮子形成的环隙时，浮子上下部产生压差给予浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸于流体中浮子的重量时，浮子便上升，浮子与锥管之间的环隙面积随之增大，环隙处流体流速下降，浮子上下部压差降低，作用于浮子的上升力减少，只有上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。现场指示型流量计是通过浮子稳定的高度对应的锥管外表面上的刻度读出流体的流量。而目前数字式流量计主要是通过位于锥管外部的霍尔传感元件获取具有磁性浮子的高度，再通过电路处理显示流体的流量，由于磁场参数的不均匀使该类流量计的精度不高，其精度受到环境电磁干扰。并且该类型的流量计只能是竖直安置，这些都限制了该类流量计的使用范围。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于光纤弯曲损耗的光纤流量计，其结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，并且生产、使用、维护成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤型流量监测装置，包括浮子9，外壳10，其特征在于：曲线型壳体4的一端固定在外壳10内，曲线型壳体4的另一端固定有一辅助弹簧15的一端，辅助弹簧15的另一端固定有浮子9，在所述的曲线型壳体4内部相对两侧布设有多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，所述的A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2呈交错布设，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在信号光纤6的两侧，信号光纤6通过延长光纤1接测试单元5，测试单元5后接处理单元7。

当有流体流过时，辅助弹簧15和曲线型壳体4的长度受浮子9的影响而变化，曲线型壳体4的长度变化导致曲线型壳体4内的相对两侧的变形齿之间的距离改变，这样使夹持在相对两侧变形齿间信号光纤6的弯曲曲率变化，测试单元5通过检测信号光纤6内部传输光信号功率的变化获取曲线型壳体4的长度变化，测试单元5将检测到的信号传递给处理单元7，处理单元7计算出流体流量大小。

曲线型壳体4的一端固定在外壳10内，曲线型壳体4的另一端固定有浮子9。

位于所述曲线型壳体4内的、夹持于两列变形齿之间的信号光纤6的一端安置有光反射装置46，如反射镜或光纤光栅。

所述的信号光纤6的另一端与1X2分路器45的1口连接，1X2分路器45的2口与测试单元5的连接。

二个或二个以上的外壳10中的曲线型壳体4中的信号光纤6串联在一根光纤。在任意两个曲线型壳体4之间安置有光反射装置46，优选的做法是低反射损耗的反射镜或光纤光栅，光纤光栅最好采用布拉格光纤光栅。

所述的曲线型壳体4的横截面为封闭的圆环状。

所述的曲线型壳体4内部填充有阻水油膏。

所述信号光纤6为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的光纤型流量监测装置，具有结构简单、设计合理、使用方式灵活、灵敏度高；

2、本实用新型的光纤型流量监测装置，因基于光纤微弯损耗原理，使本装置具有抗电磁干扰、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、可远距离检测、便于复用组网等诸多优点；

3、本实用新型的光纤型流量监测装置，由于可以采用的光源-光功率法测试，从而可以大幅度降低测试单元5的成本，从而使本装置的整体成本大幅度降低，使本装置具有广阔的使用范围。

4、本实用新型的光纤型流量监测装置，也可以使用光时域反射计(简称OTDR)构成测试单元5，检测串联在一根光纤上的多个包含在曲线型壳体4中的信号光纤6的状态，从而可以低成本、高效的完成多个不同的流量监测，使该装置在节约能源、节约原材料、低碳排放、自动控制等方面的应用能以较低的成本来实现。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，并具有成本低、可以远距离检测、易组网复用等优点，使本实用新型的装置具有良好的使用前景。

下面通过附图和实施例，对实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型第一具体实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型第一具体实施方式中曲线型壳体4的横截面结构示意图。

图3为本实用新型第二具体实施方式的结构示意图。

图4为本实用新型第三具体实施方式的结构示意图。

图5为本实用新型第四具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-延长光纤；	2-前卡环；	3-后卡环；
			4-曲线型壳体；	5-测试单元；	6-信号光纤；
7-处理单元；	9-浮子；	10-外壳；

11-前挡圈；	12-后挡圈；	13-导杆；
			15-辅助弹簧；	18-平垫圈；	20-密封光纤接口；
45-1X2光分路器；	46-光反射装置；	4-1-A侧变形齿；
			4-2-B侧变形齿。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型中，包括浮子9，外壳10，通过在外壳10的内壁上有前卡环2和后卡环3反别固定有前挡圈11和后挡圈12，并在两挡圈间安置有导杆13，浮子9、辅助弹簧15和平垫圈18与导杆13滑动配合，曲线型壳体4的一端固定在后挡圈12上，曲线型壳体4的通过平垫圈18与辅助弹簧15连接在一起，辅助弹簧15的一端固定有浮子9，外壳10上有密封光纤接口20为光纤进出的通道，其中的密封材料可以是环氧树脂等材料，在所述的曲线型壳体4内部相对两侧布设有多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，所述的A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2呈交错布设，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在信号光纤6的两侧，信号光纤6通过延长光纤1接测试单元5，测试单元5后接处理单元7。

当有流体流过时，辅助弹簧15和曲线型壳体4的长度受浮子9的影响而变化，曲线型壳体4的长度变化导致曲线型壳体4内的相对两侧的变形齿之间的距离改变，这样使夹持在相对两侧变形齿间信号光纤6的弯曲曲率变化，测试单元5通过检测信号光纤6内部传输光信号功率的变化获取曲线型壳体4的长度变化，测试单元5将检测到的信号传递给处理单元7，处理单元7计算出流体流量大小。

所述的曲线型壳体4的横截面优选的做法是一个封闭的环形，这样可以防止被测流体对信号光纤6的侵蚀，同时，在封闭的曲线型壳体4中可填充阻水油膏，来延长信号光纤6的使用寿命。

所述信号光纤6为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤。

实施例2

如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述的外壳10内没有辅助弹簧15，浮子9直接固定在曲线型壳体4的一端。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图4所示，本实施例中，与实施例1不同的是：有两个曲线型壳体4中的信号光纤6通过延长光纤1串联在一起，形成准分布式光纤传感系统，在两个曲线型壳体4中之间的延长光纤1上安置有光反射装置46，如光纤光栅，当然优选的做法是选用低反射率的布拉格光纤光栅。这时测试单元5的优选是使用光对域反射计(OTDR)，通过光时域反射计的测试曲线可以得到任意一个流量计的变化，进一步的可以通过测量光反射装置46的光反射高度反应出该光反射装置46前面的流量计的变化，从而进一步提高测试精度。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述的信号光纤6的一端安置有光反射装置46，信号光纤6的另一端通过延长光纤1连接一1X2光分路器45的1口，1X2光分路器45的2口接测试单元5。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.光纤型流量监测装置，包括浮子(9)，外壳(10)，其特征在于：曲线型壳体(4)的一端固定在外壳(10)内，曲线型壳体(4)的另一端与辅助弹簧(15)的一端连接在一起，辅助弹簧(15)的另一端固定有浮子(9)，在所述的曲线型壳体(4)内部的相对两侧布设有多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4-2)，所述的A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)呈交错布设，A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在信号光纤(6)的两侧，信号光纤(6)通过延长光纤(1)接测试单元(5)，测试单元(5)后接处理单元(7)。

2.按照权利要求1所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：曲线型壳体(4)的一端固定在外壳(10)内，曲线型壳体(4)的另一端固定有浮子(9)。

3.按照权利要求1所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：位于所述曲线型壳体(4)内的、夹持于两列变形齿之间的信号光纤(6)的一端安置有光反射装置(46)。

4.按照权利要求3所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：所述的信号光纤(6)的另一端与1X2分路器(45)的1口连接，1X2分路器(45)的2口与测试单元(5)的连接。

5.按照权利要求1所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：二个或二个以上的外壳(10)中的曲线型壳体(4)中的信号光纤(6)串联在一根光纤。

6.按照权利要求5所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：在任意两个曲线型壳体(4)之间安置有光反射装置(46)。

7.按照权利要求6所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：所述的光反射装置(46)是低反射系数的布拉格光纤光栅。

8.按照权利要求1所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：曲线型壳体(4)的横截面为封闭的圆环状。

9.按照权利要求8所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：曲线型壳体(4)内部填充有阻水油膏。

10.按照权利要求1所述的光纤型流量监测装置，其特征在于：所述信号光纤(6)是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤。

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