RU59238U1 - Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа - Google Patents
Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU59238U1 RU59238U1 RU2006129590/22U RU2006129590U RU59238U1 RU 59238 U1 RU59238 U1 RU 59238U1 RU 2006129590/22 U RU2006129590/22 U RU 2006129590/22U RU 2006129590 U RU2006129590 U RU 2006129590U RU 59238 U1 RU59238 U1 RU 59238U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- fiber
- liquid
- sensor according
- optical fiber
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 25
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Настоящая полезная модель относится к волоконно-оптическим датчикам измерения скорости жидкости и/или газа и используется в системах для измерения расхода жидкостей и газов, и может быть использована для контроля расхода потребления воды или природного газа, но особенно в промышленных системах, которые предназначены для мониторинга расхода жидкости или газа в трубопроводах и нефтяных/газовых скважинах. Датчик включает в себя оптическое волокно, содержащее, по меньшей мере, одну волоконную решетку Брэгга. Причем волоконная решетка Брэгга снабжена, по меньшей мере, одним концентратором механических напряжений, возникающих в оптическом волокне при взаимодействии его с потоком жидкости и/или газа. В результате повышается чувствительность датчика.
Description
Область техники
Настоящая полезная модель относится к волоконно-оптическим датчикам измерения скорости жидкости и/или газа, применяемых в системах для измерения расхода жидкостей и газов, и может быть использована для контроля расхода потребления воды или природного газа, но особенно в измерительных системах, которые предназначены для мониторинга расхода жидкости или газа в трубопроводах и нефтяных/газовых скважинах.
Уровень техники
Известно использование волоконно-оптических датчиков выполненных в виде преобразователей на основе решеток, расположенных вдоль оптического волокна (световода) (US 6271766, G 01 D 5/353, 07.08.2001).
В известном устройстве, каждый волоконно-оптический преобразователь, в виде волоконно-оптической решетки, отражает различную длину волны в зависимости от ее пространственного периода. Широкополосный световой сигнал от источника света распространяется вдоль оптического волокна и каждый преобразователь отражает часть этого сигнала в определенной полосе длин волн. Отраженные волны поступают в спектроанализатор. В качестве волоконно-оптических преобразователей используют, в частности, внутриволоконные решетки Брега.
Известное техническое решение предназначено для мониторинга различных электрофизических параметров в среде нефтяной или газовой
скважины, а именно: давление и температура среды, вибрация потока среды.
Недостатком данного устройства является то, что используемый в нем волоконно-оптический датчик не позволяет контролировать изменение скорости потока жидкости и/или газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящей полезной модели является волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа, включающий оптическое волокно, содержащее, по меньшей мере, одну волоконную решетку Брэгга (US 20050145039, G 01 F 1/00, 07.07.2005). В известном техническом решении охарактеризован волоконно-оптический датчик, предназначенный для измерения скорости жидкости и газа, и включающий оптическое волокно (волоконный световод), содержащее волоконные решетки Брэгга.
Недостатком известного волоконно-оптического датчика является недостаточная чувствительность к малым изменениям контролируемого параметра.
Сущность полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является разработка и создание волоконно-оптического датчика для измерения скорости жидкости и/или газа, обладающего улучшенными характеристиками.
В результате решения данной задачи возможно получение технического результата, заключающегося в повышении чувствительности датчика.
Данный технический результат достигается тем, что в волоконно-оптическом датчике измерения скорости жидкости и/или газа, включающем оптическое волокно, содержащее, по меньшей мере, одну волоконную решетку Брэгга, волоконная решетка Брэгга снабжена
концентратором механических напряжений, возникающих в оптическом волокне при взаимодействии его с потоком жидкости и/или газа.
Отличительная особенность настоящей полезной модели заключается в том, что волоконная решетка Брэгга снабжена концентратором механических напряжений, возникающих в оптическом волокне при взаимодействии его с потоком жидкости и/или газа. В результате при незначительных изменениях скорости жидкости и/или газа существенно увеличиваются механические напряжения в оптическом волокне и, соответственно, в матрице решеток Брэгга, что приводит к изменению частоты отраженной волны.
Целесообразно концентратор механических напряжений выполнить в виде элемента, имеющего поперечный размер больше, чем диаметр оптического волокна и размещенного в области расположения решетки Брэгга.
Целесообразно, чтобы концентратор механических напряжений имел обтекаемую форму, например, в виде шара или эллипсоида.
Целесообразно волоконную решетку Брэгга разместить в защитном кожухе. Кожух может быть выполнен, например, в виде полого цилиндра или трубки.
Предпочтительно, чтобы оптическое волокно было снабжено защитным покрытием, которое может быть выполнено из металла или из углерода, или из керамики, или из пластика, или из полиамида.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 изображена схема волоконно-оптического датчика измерения скорости жидкости и/или газа, выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью, на фиг.2 показан возможный вариант фиксации оптического волокна (волоконного световода) и волоконной решетки Брэгга в кожухе.
Осуществление полезной модели
Изображенный на фиг.1 волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа содержит оптическое волокно (волоконный световод) 1, по меньшей мере, одну волоконную решетку 2 Брэгга, и концентраторы 3 механических напряжений, имеющие обтекаемую форму.
Согласно фиг.2, волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа дополнен защитными кожухами 4.
Оптическое волокно 1, в котором размещена, по меньшей мере, одна волоконная решетка 2 Брэгга (ВРБ) представляет собой основу датчика. ВРБ 2 являются чувствительными элементами, распределенными вдоль оптического волокна 1, на которые оказывает влияние поток жидкости и/или газа, что приводит к возникновению механического напряжения в оптическом волокне 1 и в ВРБ 2. В режиме покоя, т.е. неизменности скорости протекания контролируемой жидкости и/или газа периоды ВРБ 2 стабильны. Механическое напряжение в ВРБ 2 создается силами трения, возникающими между движущейся жидкостью и/или газом и расположенным в потоке оптическим волокном 1. Оптическое волокно 1 снабжено концентратором механических напряжений, который расположен в области размещения ВРБ 2. При изменении скорости потока жидкости и/или газа происходит изменение пространственного периода ВРБ, что, в свою очередь, вызывает изменение частоты отраженной волны. Наличие концентратора механических напряжений вызывает более существенное изменение пространственного периода ВРБ. Отраженные сигналы от ВРБ поступают на принимающее устройство, в качестве которого может быть использован спектроанализатор.
Датчик в соответствии с настоящей полезной моделью может быть частью кабеля или регистрирующей системы, которая может быть установлена в трубопроводе постоянно или только на время измерений.
Датчик в соответствии с настоящей полезной моделью может быть изготовлен любым известным способом с использованием известных технологий и не требует создания специального оборудования или оснастки.
Claims (12)
1. Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа, включающий оптическое волокно, содержащее, по меньшей мере, одну волоконную решетку Брэгга, отличающийся тем, что волоконная решетка Брэгга снабжена концентратором механических напряжений, возникающих в оптическом волокне при взаимодействии его с потоком жидкости и/или газа.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что концентратор механических напряжений выполнен в виде элемента, имеющего поперечный размер больше, чем диаметр оптического волокна и размещен в области расположения решетки Брэгга.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что концентратор механических напряжений имеет обтекаемую форму.
4. Датчик по п.2, отличающийся тем, что концентратор механических напряжений выполнен в форме шара или эллипсоида.
5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что волоконная решетка Брэгга размещена в защитном кожухе.
6. Датчик по п.5, отличающийся тем, что защитный кожух выполнен в виде полого цилиндра или трубки.
7. Датчик по п.1, отличающийся тем, что оптическое волокно снабжено защитным покрытием.
8. Датчик по п.7, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из металла.
9. Датчик по п.7, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из углерода.
10. Датчик по п.7, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из керамики.
11. Датчик по п.7, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из пластика.
12. Датчик по п.7, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из полиамида.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129590/22U RU59238U1 (ru) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129590/22U RU59238U1 (ru) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU59238U1 true RU59238U1 (ru) | 2006-12-10 |
Family
ID=37666246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129590/22U RU59238U1 (ru) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU59238U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717170C1 (ru) * | 2019-06-26 | 2020-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Способ компенсации температурных деформаций в брэгговских преобразователях балочного типа |
-
2006
- 2006-08-16 RU RU2006129590/22U patent/RU59238U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717170C1 (ru) * | 2019-06-26 | 2020-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Способ компенсации температурных деформаций в брэгговских преобразователях балочного типа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120152024A1 (en) | Distributed acoustic sensing (das)-based flowmeter | |
| EP3706066B1 (en) | System for monitoring a water distribution network | |
| Kuang et al. | Remote flood monitoring system based on plastic optical fibres and wireless motes | |
| CA2776805C (en) | Apparatus configured to detect a physical quantity of a flowing fluid, and a respective method | |
| WO2006102259A2 (en) | Underwater structure monitoring systems and methods | |
| CN113960328B (zh) | 感测装置及其感测二维流速、二维加速度的方法 | |
| CN111812290A (zh) | 一种水污染监测生物传感器及监测系统与监测方法 | |
| RU2005115481A (ru) | Измерительный преобразователь вихревого течения | |
| RU59238U1 (ru) | Волоконно-оптический датчик измерения скорости жидкости и/или газа | |
| CN104197967A (zh) | 一种双圈同轴式光纤涡轮流量计及测试方法 | |
| JP2746215B2 (ja) | 液体内光計測センサおよび汚染防止方法 | |
| CN113267642B (zh) | 一种全海深海流分布的监测方法及系统 | |
| WO2008024031A1 (fr) | Capteur à fibre optique de vitesse d'écoulement de liquide et/ou de gaz | |
| EP0086231A1 (en) | Microbending of optical fibers for remote force measurement | |
| CN100353167C (zh) | 光纤光栅流速传感装置 | |
| RU196684U1 (ru) | Устройство для измерения плотности жидкости с оптоволоконным преобразователем | |
| CN101509790A (zh) | 用于流体和/或气体速度测量的光纤传感器 | |
| KR100550384B1 (ko) | 광섬유 센서를 이용한 소용돌이형 유량 측정 장치 | |
| JP2002202163A (ja) | 流速の計測方法および流速計 | |
| CN111947722B (zh) | 体积及质量流量检测方法及装置 | |
| Zhang | The design of strain sensitising of high-sensitivity SAW sensor based on FBG | |
| RU77420U1 (ru) | Универсальный волоконно-оптический модульный телеметрический комплекс, регистрирующий модуль, сенсорная головка и модуль расширения числа оптических каналов | |
| WO2016013936A1 (en) | Fibre optic chemical sensor | |
| RU2254579C1 (ru) | Волоконно-оптический измеритель скорости и расхода оптически непрозрачных жидкостей | |
| RU53001U1 (ru) | Электронно-акустическое устройство измерения уровня жидкости |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130817 |