專利名稱：一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量流量計，特別是涉及一種一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計。
背景技術(shù)：
質(zhì)量流量計廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)業(yè)、石油等行業(yè)，其中測試精度較高、技術(shù)較先進的是科氏力質(zhì)量流量計，該種流量計自上世紀七十年代出現(xiàn)后就成為熱點，并出現(xiàn)了眾多改進的類型，但其基本的結(jié)構(gòu)類似，一般具有一個或多個直的或曲線形狀的流管，常見的是采用電磁驅(qū)動器驅(qū)動流管橫行振動，在流管內(nèi)經(jīng)過的物質(zhì)導(dǎo)致流管出現(xiàn)科氏力位移，通過一個或多個傳感裝置檢測出該位移并由此計算出流管內(nèi)物質(zhì)的流量或密度等參數(shù)。常用的傳感器是基于電磁類的傳感器，這類傳感器在長期可靠性、穩(wěn)定性、抗電磁干擾及精度方面仍有缺陷，特別是在一些環(huán)境條件復(fù)雜、電磁干擾嚴重的場合應(yīng)用問題較多。另外，電磁類的傳感器應(yīng)用于易燃易爆的場所也需要進行特別的處理，這也會在一定程度增加生產(chǎn)制造和使用維護的成本。微彎光纖傳感是一種比較成熟、成本較低的一種技術(shù)，如中國專利87107210就提供了一種典型的方案，理論上該采用該技術(shù)監(jiān)測位移量時其分辨率最高可達0.1納米，但由于其是通過兩塊平板的相對移動來實現(xiàn)的，移動時兩塊板須保持基本的平行，且其移動范圍最大距離只有數(shù)百微米，這些都限制了其在科氏力質(zhì)量流量計上的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計。該光纖型科氏力質(zhì)量流量計既保持了微彎光纖傳感技術(shù)的精度高、抗電磁干擾、成本低的優(yōu)點，在監(jiān)測位移時又具有較大的動態(tài)范圍，使該光纖型科氏力質(zhì)量流量計的結(jié)構(gòu)簡單、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，并可應(yīng)用于易燃易爆場所，減少安全事故的發(fā)生可能性，使用價值高，適應(yīng)性強。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:包括至少一個流管、能使流管橫向振動的激振器和監(jiān)測流管科氏力位移的傳感器，以及與激振器連接的控制單元，其特征在于:所述的傳感器是光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元包括供信號光纖穿過的曲線形測試通道和與信號光纖相接且對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理的測試單元，所述測試單元與控制單元連接；所述曲線形測試通道包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一和多個變形齒二，所述多個變形齒一和多個變形齒二呈交錯對應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，所述變形齒一和變形齒二對應(yīng)布設(shè)在信號光纖的兩側(cè)。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述信號光纖的兩端均設(shè)置有光反射裝置。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧或波紋管。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:還包括兩個并排的流管，曲線形測試通道和激振器的兩端分別固定在兩個流管上。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述光纖彎曲傳感單元包括兩個分別位于激振器兩側(cè)的曲線形測試通道，每個曲線形測試通道內(nèi)穿過的信號光纖與測試單元連接。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述信號光纖周圍填充有阻水材料。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述阻水材料是阻水油膏或阻水膠黏劑。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述曲線形測試通道外套裝有保護管。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述保護管是可伸縮的金屬波紋管、橡膠波紋管或高分子材料的波紋管。上述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述保護管一端固定于基板上，流管的兩端各安置有法蘭盤一和法蘭盤二，所述基板兩端分別固定于法蘭盤一和法蘭盤二上，保護管的另一端有開口，并有一伸縮桿與保護管的開口滑動配合，伸縮桿的一端固定于一流管上，伸縮桿的另一端位于保護管內(nèi)部并與一滑板連接，在滑板與保護管的底面間安置有曲線形測試通道，信號光纖的一部分穿過保護管的管壁并與測試單元連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)簡單、加工制作簡便、投入成本低且使用方式靈活、靈敏度高。2、通過采用基于光纖傳感技術(shù)的監(jiān)測裝置可以提高測試精度，并具有良好的抗電磁干擾能力，同時可以放寬對激振器的選擇范圍，降低成本。3、減少了電子元件的使用，增加了安全性，更適于應(yīng)用在易燃易爆的場所，如加油站內(nèi)的加油機的油料計量。4、采用特種光纖可以大幅度的延長光纖傳感單元的使用壽命，如采用理論設(shè)計壽命200年的碳涂覆光纖，可以大大降低維護成本。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，實用價值高，能應(yīng)用于在易燃易爆的場所，防止事故的發(fā)生，具有廣闊的應(yīng)用前景。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例1中曲線形支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例2中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實施例3中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中A處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明:1-光纜；2-法蘭盤一 ；3-法蘭盤二 ；4-1-變形齒一； 4-2-變形齒二；5-測試單元；6-曲線型測試通道；7-控制單元；8-激振器；9-保護管；10-伸縮桿；11-流管一；12-流管二；15-基板；16-滑板；19-曲線型殼體； 33-信號光纖；38-彈簧；40-波紋管；42-管壁。
具體實施例方式實施例1如圖1、圖2和圖3所示的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，包括流管一 11、能使流管一 11橫向振動的激振器8和監(jiān)測流管一 11科氏力位移的傳感器，以及與激振器8連接的控制單元7，特別是:所述的傳感器是光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元包括供信號光纖33穿過的曲線形測試通道6和與信號光纖33相接且對信號光纖33中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理的測試單元5，所述測試單元5與控制單元7連接；所述曲線形測試通道6包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2，所述多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2呈交錯對應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖33穿過的曲線形通道，所述變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應(yīng)布設(shè)在信號光纖33的兩側(cè)。 本實施例中，曲線形支架為曲線型殼體19，多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2對應(yīng)布設(shè)在曲線形殼體19的內(nèi)壁上。優(yōu)選的，所述的曲線形測試通道6外套裝有保護管9，所述的保護管9 一端固定于基板15上，流管一 11的兩端安置有法蘭盤2和法蘭盤3，所述的基板15兩端分別固定于流管一 11兩端的法蘭盤2和法蘭盤3上，保護管9的另一端有開口，并有一伸縮桿10與保護管9的開口滑動配合，伸縮桿10的一端固定于流管一 11上，伸縮桿10的另一端位于保護管9內(nèi)部并與一滑板16連接，在滑板16與保護管9的底面間安置有曲線形測試通道6，信號光纖33的一部分穿過保護管9的管壁并通過光纜I與測試單元5連接。
當流管一 11中有流動的物質(zhì)時，激振器8使流管一 11橫向振動，伸縮桿10與激振器8使流管一 11橫向振動的位移及相位相同，伸縮桿10的移動使布設(shè)于曲線形殼體19內(nèi)的變形齒一 4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變導(dǎo)致夾持于兩者之間的信號光纖33的彎曲曲率變化，信號光纖33的彎曲曲率變化使傳輸于信號光纖33內(nèi)的光信號功率變化，通過測試單元5測得該變化信號并經(jīng)計算得到曲線形殼體19的彎曲狀態(tài)，從而得到伸縮桿10移動的位移、和相位，也就得到了流管一11的科氏力位移、頻率和相位，測試單元5將該數(shù)據(jù)傳遞給控制單元7中，經(jīng)過控制單元7與激振器8的位移、和相位的比較舊可得到流管一 11中的物質(zhì)的質(zhì)量流量，完成監(jiān)測。
優(yōu)選的，所述信號光纖的兩端均設(shè)置有光反射裝置。測試單元5通過計算兩個光反射裝置反射光功率的差值計算信號光纖33內(nèi)光功率的變化，使得結(jié)果更準確。優(yōu)選的，所述的信號光纖33周圍填充有阻水材料。如阻水油膏或阻水膠黏劑，防止水分子或其他雜質(zhì)對信號光纖33的侵蝕，延長信號光纖33的使用壽命。優(yōu)選的，所述的保護管9也可是可伸縮的金屬波紋管、橡膠波紋管或高分子材料的波紋管。優(yōu)選的，所述的信號光纖33可采用碳涂覆光纖、聚亞酰胺涂覆光纖、金屬涂層信號光纖、細徑光纖等特種光纖。實施例2如圖4所示，本實施例與實施例1不同的是:所述曲線形測試通道6中包含的曲線形支架為彈簧38，多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2對應(yīng)布設(shè)在彈簧38中相鄰兩圈彈簧絲之間，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯布設(shè)。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖5和圖6所示，本實施例與實施例1不同的是:所述曲線形測試通道6中包含的曲線形支架為波紋管40，變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應(yīng)布設(shè)在波紋管40的管壁42上內(nèi)凹處的相對兩個側(cè)面上，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯布設(shè)。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例4如圖7所示，本實施例與實施例1不同的是:在流管一 11與基板15間、在激振器8的兩邊各有一個包含有曲線形測試通道6的光纖彎曲傳感單元，通過測試單元5測得激振器8前后光纖彎曲傳感單元所得到的流管一 11兩個部位的位移值和兩個部位之間的相位差，并將該結(jié)果傳遞給控制單元7計算后得到流管一 11內(nèi)的質(zhì)量流量，完成測試。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例5如圖8所示，本實施例與實施例1不同的是:在法蘭盤一 2和法蘭盤3 二之間還安置有流管二 12，激振器8和包含曲線形測試通道6的光纖彎曲傳感單元在流管一 11和流管二 12之間，激振器8使流管一 11和流管二 12產(chǎn)生相向和相反的運動，這樣包含曲線形測試通道6的光纖彎曲傳感單元可以獲得雙倍的科氏力位移，從而提高測試精度和準確度。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例6如圖8所示，本實施例與實施例5不同的是:在激振器8前后各安置有一個包含曲線形測試通道6的光纖彎曲傳感單元，通過測試單元5分別測得激振器8前后包含信號光纖33的曲線形測試通道6所得到的流管一 11和流管二 12的前后兩個部位的位移值和兩個部位之間的相位差，并將該結(jié)果傳遞給控制單元7計算后得到流管一 11和流管二 12內(nèi)的質(zhì)量流量，將流管一 11和流管二 12所得到的質(zhì)量流量值相加則得到所需要的數(shù)據(jù)，完成測試。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例5相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:包括至少一個流管、能使流管橫向振動的激振器⑶和監(jiān)測流管科氏力位移的傳感器，以及與激振器⑶連接的控制單元(7)，其特征在于:所述的傳感器是光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元包括供信號光纖穿過的曲線形測試通道(6)和與信號光纖(33)相接且對信號光纖(33)中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理的測試單元(5)，所述測試單元(5)與控制單元(7)連接；所述曲線形測試通道(6)包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一(4-1)和多個變形齒二(4-2)，所述多個變形齒一(4-1)和多個變形齒二(4-2)呈交錯對應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖(33)穿過的曲線形通道，所述變形齒一(4-1)和變形齒二(4-2)對應(yīng)布設(shè)在信號光纖的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述信號光纖(33)的兩端均設(shè)置有光反射裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體(19)、彈簧(38)或波紋管(40)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:還包括兩個并排的流管，曲線形測試通道(6)和激振器(8)的兩端分別固定在兩個流管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述光纖彎曲傳感單元包括兩個分別位于激振器(8)兩側(cè)的曲線形測試通道￠)，每個曲線形測試通道(6)內(nèi)穿過的信號光纖(33)與測試單元(5)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述信號光纖(33)周圍填充有阻水材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述阻水材料是阻水油膏或阻水膠黏劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述曲線形測試通道(6)外套裝有保護管(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述保護管(9)是可伸縮的金屬波紋管、橡膠波紋管或高分子材料的波紋管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，其特征在于:所述保護管(9)一端固定于基板(15)上，流管的兩端各安置有法蘭盤一(2)和法蘭盤二(3)，所述基板(15)兩端分別固定于法蘭盤一(2)和法蘭盤二(3)上，保護管(9)的另一端有開口，并有一伸縮桿(10)與保護管(9)的開口滑動配合，伸縮桿(10)的一端固定于一流管上，伸縮桿(10)的另一端位于保護管(9)內(nèi)部并與一滑板(16)連接，在滑板(16)與保護管(9)的底面間安置有曲線形測試通道(6)，信號光纖(33)的一部分穿過保護管(9)的管壁并與測試單元(5)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖型科氏力質(zhì)量流量計，包括流管、激振器和傳感器，以及控制單元，傳感器是光纖彎曲傳感單元，光纖彎曲傳感單元包括供信號光纖穿過的曲線形測試通道和與信號光纖相接且對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理的測試單元，測試單元與控制單元連接；曲線形測試通道包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一和多個變形齒二，多個變形齒一和多個變形齒二呈交錯對應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道。該光纖型科氏力質(zhì)量流量計在監(jiān)測位移時又具有較大的動態(tài)范圍，使該光纖型科氏力質(zhì)量流量計的結(jié)構(gòu)簡單、加工制作方便、使用方式靈活。
文檔編號G01F1/86GK103162756SQ20111040695
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司