CN220104174U - 一种光纤光栅涡街流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅涡街流量计，包括管体，在所述管体的两端外侧对称固定有紧固件；在所述管体内置于水平轴线设置涡街发生体，在所述管体内水平轴心处设置光纤涡街测量仪，所述管体上设置信号处理装置；所述信号处理装置用于接收处理所述光纤涡街测量仪的信号频率；所述涡街发生器用于产生涡街信号；所述光纤涡街测量仪用于接收涡街信号产生的频率。本实用新型当所测流体速度发生较大突变时，可避免光纤光栅因惯性而产生振动，能够提高流量计所测值的准确性与稳定性。

Description

一种光纤光栅涡街流量计

技术领域

本实用新型涉及流体流量测量技术领域，特别涉及一种光纤光栅涡街流量计。

背景技术

在工业生产和人民生活的很多领域，都需要对流体的流量进行监测。目前，常用的流量计有靶式流量计、涡轮流量计或涡街流量计等。这些流量计大多是通过电传感器测得力、转速或振动信号，再输入分析设备进行计算，最后得出流量数值。但是，电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰等问题。

光纤传感器采用光纤进行传感和传输，不存在上述问题，因此近年得到了越来越多的重视。但是当所测流体速度发生较大突变时，将使得光纤光栅因惯性而发生多余振动，造成所测数值出现较大误差。

在申请号为CN201210464800.X的中国专利公开了一种光纤涡街流量计，该发明中当所测流体速度发生较大突变时，将使得光纤光栅因惯性而发生多余振动，造成所测数值出现较大误差。

实用新型内容

为了克服以上技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种光纤光栅涡街流量计，当所测流体速度发生较大突变时，可避免光纤光栅因惯性而产生振动，能够提高流量计所测值的准确性与稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种光纤光栅涡街流量计，包括管体1，在所述管体1的两端外侧对称固定有紧固件2；在所述管体1内置于水平轴线设置涡街发生体4，在所述管体1内水平轴心处设置光纤涡街测量仪5，所述管体1上设置信号处理装置3；

所述信号处理装置3用于接收处理所述光纤涡街测量仪5的信号频率；

所述涡街发生器4用于产生涡街信号；

所述光纤涡街测量仪5用于接收涡街信号产生的频率。

所述光纤涡街测量仪5包括壳体51，壳体51通过固定座52水平固定在所述管体1内；所述壳体51内两端对称布置滑柱53，在两个所述滑柱53之间可滑动设置有光纤光栅54。

沿着壳体51的轴心的两侧设置第一膜片55，以所述光纤光栅54为轴，在壳体51内对称设置缓冲仓56，且在所述缓冲仓56在三分之一处固定有隔梁513，所述隔梁513将具有缓冲作用的缓冲仓56不等大的分为上压仓59与下压仓510，避免了流体直接与光纤光栅接触，通过仓内的气压变化检测涡街信号，所述上压仓59与下压仓510将流体产生的膜片振动通过气压变化作用在光纤光栅；

所述隔梁513上与第一膜片55同轴心设置第二膜片58，第一膜片55之间构成上、下压仓，并将涡街信号产生的膜片应变作用在光纤光栅。

所述隔梁513上对称设置单向阀一57，联动杆512一端在所述第二膜片58轴线位置，另一端设置在所述光纤光栅54上，形状为圆柱体管道的调节通道511对称设置在所述缓冲仓56两端，且连通并调节上压仓59与下压仓510之间的气压变化。

所述调节通道511内固定有单向阀二，且单向阀二与单向阀一57在结构与作用均相同，均为在特定流体流速情况下，实现单向导通或关闭。

由于利用膜片的几何尺寸大小来决定受力面积，故所述第一膜片55的受力应远大于第二膜片58的受力面积。

所述单向阀一57包括仓体571，仓体571形状为独立的长方体，并贯穿在所述隔梁513上，并使上压仓59与所述下压仓510导通；仓体571内设置底座572、凸台574和拨杆573，所述拨杆573转动的设置在所述底座572上，且在其转动处设置有扭簧，所述单向阀二的仓体571与所述调节通道511固定。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中，流体经管体与涡街发生体使其出现涡街现象，涡街现象在经过光纤涡街测量仪时，缓冲仓内第一膜片与第二膜片在流体流速发生突变状态时，第一膜片所回弹下压产生的气体将与第二膜片回弹所产生的的气体发生碰撞，避免第一膜片与第二膜片发生多余振动，即避免光纤光栅发生多余振动，有效降低了因流体速度发生突变而使得光纤光栅发生多余振动，从而提高了此流量计所测值的准确性与稳定性。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图。

图2为本实用新型光纤涡街测量仪结构图。

图3为本实用新型单向阀一结构图。

图4为本实用新型单向阀二结构图。

图5为本实用新型主视分布结构图。

图中：1、管体；2、紧固件；3、信号处理装置；4、涡街发生体；5、光纤涡街测量仪；51、壳体；52、固定座；53、滑柱；54、光纤光栅；55、第一膜片；56、缓冲仓；57、单向阀一；571、仓体；572、底座；573、拨杆；574、凸台；58、第二膜片；59、上压仓；510、下压仓；511、调节通道；512、联动杆；513、隔梁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1～5，一种光纤光栅涡街流量计，包括：管体1，在所述管体1的两端对称设置有紧固件2；涡街发生体4，垂直与水平轴线设置在所述管体1内；光纤涡街测量仪5，水平轴心设置在所述管体1内；以及信号处理装置3，设置在所述管体1上，以接收处理所述光纤涡街测量仪5信号频率。

所述光纤涡街测量仪5包括：壳体51，通过固定座52水平设置在所述管体1内；滑柱53，布置为两个，对称设置在所述壳体51内，且在两个所述滑柱53之间可滑动设置有光纤光栅54；第一膜片55，对称设置在所述壳体51两侧；缓冲仓56，以所述光纤光栅54为轴，对称设置在所述壳体51内，且在所述缓冲仓56三分之一处设置有隔梁513，所述隔梁513将所述缓冲仓56分为上压仓59与下压仓510；第二膜片58，与所述第一膜片55同轴心设置在所述隔梁513上；单向阀一57，布置为两个，且对称设置在所述隔梁513上；联动杆512，一端固定在所述第二膜片58轴线位置，另一端设置在所述光纤光栅54上；以及调节通道511，对称设置在所述缓冲仓56两端，且连通所述上压仓59与下压仓510。

在所述调节通道511内固定有单向阀二，且单向阀二结构与单向阀一57相同。

所述第一膜片55的受力面积应远大于第二膜片58的受力面积。

所述单向阀一57包括：仓体571，贯穿设置在所述隔梁513上，并使其所述上压仓59与所述下压仓510导通；底座572、凸台574，均固定在所述仓体571内；以及拨杆573，可转动的设置在所述底座572上，且在其转动处设置有扭簧。所述单向阀二的仓体571与所述调节通道511固定。

本实用新型的工作原理：

该光纤光栅涡街流量计在使用时，流体经涡街发生体4使其流体产生涡街现象，在涡街抵至光纤涡街测量仪5时，因涡街现象使得第一膜片55受压向外产生形变，第一膜片55发生形变后，将使得上压仓59通过调节通道511对下压仓510空气进行抽取，以维持上压仓59气压恒定；当下压仓510内空气被上压仓59抽取后，将使得下压仓510内气压降低，在下压仓510气压降低而上压仓59气压稳定的状态中，将使得第二膜片58两侧出现压差，即使得第二膜片58朝向光纤光栅54方向凸起，从而使得光纤光栅54发生振动，以此将涡街产生的振动传递至光纤光栅54上。

光纤光栅54中心反射波长λ_b取决于光纤栅距Λ和纤芯有效折射率n_eff：

λ_b＝2Λ·n_eff

外界温度、应力作用于FBG，使其产生轴向应变ε和纤芯的弹光效应、热光效应，栅距和有效折射率均会改变，本实用新型光纤光栅为周期光栅，不存在啁啾现象，且光纤光栅对温度和应变灵敏度系数相同的，压差作用下的轴向应变是均匀变化的。

当流体速度出现急剧降低时，第一膜片55与第二膜片58内外压差将发生突变，第一膜片55与第二膜片58将因自身弹性迅速发生回弹，此时，第一膜片55、第二膜片58回弹方向相对，且单向阀一57在第一膜片55的作用下使得上压仓59与下压仓510导通，第一膜片55所回弹下压产生的气体将与第二膜片58回弹所产生的的气体发生碰撞，避免第一膜片55与第二膜片58发生多余振动，即避免光纤光栅54发生多余振动，有效降低了因流体速度发生突变使得光纤光栅54发生多余振动，从而提高了此流量计所测值的准确性与稳定性。

第一膜片55的受力面积大于第二膜片58的受力面积，因此在同状态下第一膜片55所受压力大于第二膜片58，因此可使得在第一膜片55发生形变时，上压仓59可抽取下压仓510内气体以保持上压仓59内气压稳定；同时，在回落时可使得单向阀一57导通。

在上压仓59抽取下压仓510气体时，拨杆573在上压仓59吸力作用下，使得拨杆573处于闭合状态；当第一膜片55回落时，将使得拨杆573导通，从而使其上压仓59与下压仓510导通。

在上压仓59抽取下压仓510气体时，拨杆573将导通；第一膜片55回落时将使得拨杆573闭合。

具体实施时，通过紧固件2将其装置固定在所测流体位置，流体经管体1与涡街发生体4使其出现涡街现象，涡街现象在经过光纤涡街测量仪5时，光纤涡街测量仪5内的光纤光栅54所测涡街频率传递至信号处理装置3内，最终得其所测流体流量值。

Claims (7)

1.一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，包括管体(1)，在所述管体(1)的两端外侧对称固定有紧固件(2)；在所述管体(1)内置于水平轴线设置涡街发生器(4)，在所述管体(1)内水平轴心处设置光纤涡街测量仪(5)，所述管体(1)上设置信号处理装置(3)；

所述信号处理装置(3)用于接收处理所述光纤涡街测量仪(5)的信号频率；

所述涡街发生器(4)用于产生涡街信号；

所述光纤涡街测量仪(5)用于接收涡街信号产生的频率。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，所述光纤涡街测量仪(5)包括壳体(51)，壳体(51)通过固定座(52)水平固定在所述管体(1)内；所述壳体(51)内两端对称布置滑柱(53)，在两个所述滑柱(53)之间可滑动设置有光纤光栅(54)。

3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，沿着壳体(51)的轴心的两侧设置第一膜片(55)，以所述光纤光栅(54)为轴，在壳体(51)内对称设置缓冲仓(56)，且在所述缓冲仓(56)在三分之一处固定有隔梁(513)，所述隔梁(513)将具有缓冲作用的缓冲仓(56)不等大的分为上压仓(59)与下压仓(510)。

4.根据权利要求3所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，所述隔梁(513)上与第一膜片(55)同轴心设置第二膜片(58)，第一膜片(55)之间构成上、下压仓，并将涡街信号产生的膜片应变作用在光纤光栅。

5.根据权利要求4所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，所述隔梁(513)上对称设置单向阀一(57)，联动杆(512)一端在所述第二膜片(58)轴线位置，另一端设置在所述光纤光栅(54)上，形状为圆柱体管道的调节通道(511)对称设置在所述缓冲仓(56)两端，且连通并调节上压仓(59)与下压仓(510)之间的气压变化。

6.根据权利要求5所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，所述调节通道(511)内固定有单向阀二，且单向阀二与单向阀一(57)在结构与作用均相同。

7.根据权利要求6所述的一种光纤光栅涡街流量计，其特征在于，所述单向阀一(57)包括仓体(571)，仓体(571)形状为独立的长方体，并贯穿在所述隔梁(513)上，并使上压仓(59)与所述下压仓(510)导通；仓体(571)内设置底座(572)、凸台(574)和拨杆(573)，所述拨杆(573)转动的设置在所述底座(572)上，且在其转动处设置有扭簧，所述单向阀二的仓体(571)与所述调节通道(511)固定。