CN210321841U - 一种浮球涡街对射式光纤流量传感器 - Google Patents
一种浮球涡街对射式光纤流量传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，该传感器具有较小的结构、较高的精确度与可靠性、较好的适应性与互换性等，该传感器能适用于众多流体流量检测场合，将旋涡发生体与光电传感原理相结合第应用于流量检测领域，输出信号经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，现对于传统的动力测量方式，能够十分明显的提高检测灵敏度，具有十分重要的实际应用价值，对新型流量传感器的设计与推广起到了极大的推动作用。属于流量检测领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，属于流量检测领域。
背景技术
现代工业生产尤其是自动化生产过程中，常常要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。传感器也早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。本实用新型是众多类别的传感器之一——流量传感器。随着传感器技术的发展，目前已经出现多种多样的流量传感器，最常用的有叶片式、涡街式、卡门涡旋式、热线式等。但是，诸如叶片式、涡街式、卡门涡旋式、热线式等传感器，原理多采用传统的动力测量方式，拥有测量精度不高、耗能大等局限，在很多场合不能很好地胜任。
发明内容
本实用新型提供一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，以解决现有流量传感器多采用传统的动力测量方式，拥有测量精度不高、耗能大等局限，在很多场合不能很好地胜任的问题。
为解决上述问题，拟采用这样一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，包括传感器探头、光电转换器和信号处理器，传感器探头包括外壳和设置于外壳内的旋涡发生体，外壳为两端开口的筒形结构，旋涡发生体为圆柱形结构，旋涡发生体垂直固定于外壳内，旋涡发生体内开设有空腔，空腔的上下两端分别通过对称设置的上导压孔和下导压孔连通至旋涡发生体的外部，所述上导压孔和下导压孔均垂直于外壳和旋涡发生体的轴向开设，空腔内设置有浮块，浮块通过拉绳吊设于上部的旋涡发生体上，浮块相对两侧的旋涡发生体上对应开设有检测孔，且两侧的检测孔内分别设置有相互指向的入射光纤和接收光纤，检测孔的孔口处均设置有封闭孔口的密封透光隔层，入射光纤的另一端设置于光源处用以耦合入射光，接收光纤的另一端与光电转换器相连，光电转换器与信号处理器相连。
前述流量传感器中，拉绳拉直状态下，浮块与检测孔相平齐，浮块刚好挡住至少一个检测孔，以使一侧入社光纤发出的光信号无法被另一侧的接收光纤接收到。
前述流量传感器中，浮块受到的重力与浮块在待测液体中所受到的浮力相等或十分相近，以避免浮块因自身重力的影响在受到流体冲击时不发生上下浮动。
前述流量传感器中，所述浮块为空心的长方体结构，所述空腔内位于浮块的两端处沿竖向开设有导槽，浮块的两端均沿竖向滑动设置于导槽内。
前述流量传感器中，旋涡发生体上下两侧的上导压孔和下导压孔的形状和尺寸相同，且上导压孔的上端至外壳上侧内壁的距离与下导压孔的下端至外壳下侧内壁的距离相同。
与现有技术相比，本实用新型经过结构设计、理论研究与实验分析可知，该传感器具有较小的结构、较高的精确度与可靠性、较好的适应性与互换性等，该传感器能适用于众多流体流量检测场合，将旋涡发生体与光电传感原理相结合第应用于流量检测领域，输出信号经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，现对于传统的动力测量方式，能够十分明显的提高检测灵敏度，具有十分重要的实际应用价值，对新型流量传感器的设计与推广起到了极大的推动作用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中传感器探头的俯视图；
图3是图1中旋涡发生体的剖面结构示意图；
图4是图1中浮块处旋涡发生体沿横向剖面的俯视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
参照图1至图4，本实施例提供一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，包括传感器探头1、光电转换器2和信号处理器3，传感器探头1包括外壳11和设置于外壳11内的旋涡发生体12，外壳11为两端开口的筒形结构，旋涡发生体12为圆柱形结构，旋涡发生体12垂直固定于外壳11内，旋涡发生体12内开设有空腔13，空腔13的上下两端分别通过对称设置的上导压孔14和下导压孔15连通至旋涡发生体12的外部，所述上导压孔14和下导压孔15均垂直于外壳11和旋涡发生体12的轴向开设，旋涡发生体12上下两侧的上导压孔14和下导压孔15的形状和尺寸相同，且上导压孔14的上端至外壳11上侧内壁的距离与下导压孔15的下端至外壳11下侧内壁的距离相同，空腔13内设置有浮块16，浮块16为不透光或半透光的空心长方体结构，所述空腔13内位于浮块16的两端处沿竖向开设有导槽22，浮块16的两端均沿竖向滑动设置于导槽22内，浮块16受到的重力与浮块16在待测液体中所受到的浮力相等或十分相近，以避免浮块16因自身重力的影响在受到流体冲击时不发生上下浮动，浮块16通过拉绳21吊设于上部的旋涡发生体12上，浮块16相对两侧的旋涡发生体12上对应开设有检测孔18，且两侧的检测孔18内分别设置有相互指向的入射光纤17和接收光纤19，拉绳21拉直状态下，浮块16与检测孔18相平齐，浮块16刚好挡住至少一个检测孔18，或挡住部分检测孔18，以使一侧入社光纤17发出的光信号无法被另一侧的接收光纤19接收到，或接收到的信号减弱，检测孔18的孔口处均设置有封闭孔口的密封透光隔层20，以避免流体进入检测孔18内，入射光纤17的另一端设置于光源4处用以耦合入射光，接收光纤19的另一端与光电转换器2相连，光电转换器2与信号处理器3相连。
其原理如下：
由于圆柱旋涡发生体12上下两端开设有导压孔，当旋涡发生时会产生交替升力将流体通过导压孔流动产生一边吸入，一边吹出的效果。
①当上导压孔14吸入流体，下导压孔15吹出流体时，旋涡发生体12中的浮体16会受到向下的流体压力，使浮体16向下运动，但浮球上设置有拉绳21，浮块16向下运动的最大位移即为拉绳21拉直时的状态，这种限制浮块16运动距离的设计可以使检测准确性提高，防止因为旋涡发生频率过大，浮块16未能运动到与检测孔18相平齐或近似平齐的位置而不能触发信号。
当浮块16下移时，入射光纤发出的光即可通过浮块16遮挡而无法照射到对侧的接收光纤192处，接收光纤192无法接收到光信号或接收到的光信号变弱(部分遮挡)，通过光电转换后，信号处理器3就可以检测出浮块16通过了反射区一次。
②当下导压孔15吸入流体时，浮块16受力上移，使浮块16与检测孔18交错开，此时入射光纤发出的光不会被浮块16遮挡，接收光纤192接收到光信号并经光电转换后传输至信号处理器3，空腔13的上端与检测孔18之间的距离不宜过大，尽量限制浮块16向上运动的最大位移，便于浮块16在下移时能快速地进入与检测孔18相平齐的位置，通过信号处理器3接收到信号的强弱变化即可得出变化频率，即下文所述旋涡发生的频率。
利用浮球涡街反射式光纤流量传感器进行流量检测的方法如下：
该方法是在筒形的外壳11内固定圆柱体形的旋涡发生体12，且二者垂直设置，旋涡发生体12的空腔13内设置浮块16，浮块16通过拉绳21吊设于上部的旋涡发生体12上，浮块16相对两侧的旋涡发生体12上对应开设有检测孔18，一侧的检测孔18内设置入射光纤17并向另一侧的检测孔18内设置的接收光纤19发出光信号，接收光纤19接收光信号并经光电转换后传输至信号处理器3，在外壳11内流体不发生流动时，浮块16静止漂浮，当外壳11内有流体发生流动时，流体绕过旋涡发生体12流动时会在旋涡发生体下游产生不对称的、有规律的交替旋涡列，会使浮块16有规律的上浮和下沉，对浮块16上浮的空间进行限定，使得浮块16上浮或下沉时会有规律的交替出现在两个检测孔18之间，从而使接收光纤19有规律地出现接收不到光信号的情况，通过信号处理器3的数据处理能够得出该频率f，该频率即为旋涡发生体12后旋涡发生的频率f：
v：旋涡发生体两侧平均流速，m/s；
St:斯特劳哈尔数，对于圆柱形发生体，该值约等于0.2；
m：旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比:
d:旋涡发生体迎面宽度；
D：表体通径；
管道内体积流量θv为：
令
可知θv＝kf
k:流量传感器的仪表参数，每个流量传感器均为一个可计算的固定值；
通过信号处理器3检测出旋涡发生频率f，就能计算出流体的体积流量θv。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：包括传感器探头(1)、光电转换器(2)和信号处理器(3)，传感器探头(1)包括外壳(11)和设置于外壳(11)内的旋涡发生体(12)，外壳(11)为两端开口的筒形结构，旋涡发生体(12)为圆柱形结构，旋涡发生体(12)垂直固定于外壳(11)内，旋涡发生体(12)内开设有空腔(13)，空腔(13)的上下两端分别通过对称设置的上导压孔(14)和下导压孔(15)连通至旋涡发生体(12)的外部，所述上导压孔(14)和下导压孔(15)均垂直于外壳(11)和旋涡发生体(12)的轴向开设，空腔(13)内设置有浮块(16)，浮块(16)通过拉绳(21)吊设于上部的旋涡发生体(12)上，浮块(16)相对两侧的旋涡发生体(12)上对应开设有检测孔(18)，且两侧的检测孔(18)内分别设置有相互指向的入射光纤(17)和接收光纤(19)，检测孔(18)的孔口处均设置有封闭孔口的密封透光隔层(20)，入射光纤(17)的另一端设置于光源(4)处用以耦合入射光，接收光纤(19)的另一端与光电转换器(2)相连，光电转换器(2)与信号处理器(3)相连。
2.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：拉绳(21)拉直状态下，浮块(16)与检测孔(18)相平齐。
3.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：浮块(16)受到的重力与浮块(16)在待测液体中所受到的浮力相等。
4.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：所述浮块(16)为空心的长方体结构，所述空腔(13)内位于浮块(16)的两端处沿竖向开设有导槽(22)，浮块(16)的两端均沿竖向滑动设置于导槽(22)内。
5.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：旋涡发生体(12)上下两侧的上导压孔(14)和下导压孔(15)的形状和尺寸相同，且上导压孔(14)的上端至外壳(11)上侧内壁的距离与下导压孔(15)的下端至外壳(11)下侧内壁的距离相同。
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| CN201921567063.XU CN210321841U (zh) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 一种浮球涡街对射式光纤流量传感器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110455353A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 贵阳学院 | 一种浮球涡街对射式光纤流量传感器及其流量检测方法 |
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2019
- 2019-09-20 CN CN201921567063.XU patent/CN210321841U/zh not_active Expired - Fee Related
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