專利名稱：一種光纖浮子流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種光纖浮子流量計(jì)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖浮子流量計(jì)，適用于測(cè)量流體的流量。
背景技術(shù)：
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的很多領(lǐng)域，都需要對(duì)流體的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前，常用的流量計(jì)有靶式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)等等。這些流量計(jì)大多是通過(guò)電傳感器測(cè)得力、轉(zhuǎn)速、或振動(dòng)信號(hào)輸入分析設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，最后得出流量數(shù)值。但是，電子類(lèi)傳感器存在密封性差、易漏電、易腐蝕、受電磁干擾等問(wèn)題。[0003]光纖傳感器采用光纖進(jìn)行傳感和傳輸，不存在上述問(wèn)題，因此近年得到了越來(lái)越多的重視。但是目前的光纖流量計(jì)仍存在較多問(wèn)題。[0004]專利200620046512.2中公開(kāi)了一種光纖浮子流量計(jì)，采用強(qiáng)度調(diào)制的方法。當(dāng)流量較小時(shí)，該傳感器的輸出很小，無(wú)法檢測(cè)小流量。并且光路收到外界環(huán)境的影響較大，從而引起流量誤差較大。[0005]趙棟等人提出了光纖浮子流量計(jì)的設(shè)計(jì)(趙棟等，“基于白光干涉原理的全光纖渦街流量測(cè)量方法，”儀器儀表學(xué)報(bào)，2011)，這種渦街式流量計(jì)采用光纖垂直于流向布置，通過(guò)流體的壓力使光纖長(zhǎng)度發(fā)生變化。其不足在于:1)光纖本身作為阻流體，受力小，靈敏度低，尤其是小流量的情況；2)傳感器包含一光纖干涉儀，系統(tǒng)復(fù)雜；3)當(dāng)流體粘度較大時(shí)光纖很容易被流體沖斷；4)很多流體對(duì)光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類(lèi)有限。[0006]鄭倫佳等人公開(kāi)了一種“包括光纖布拉格光柵傳感器的卡門(mén)渦流流量計(jì)組件以及測(cè)量流體流速的方法”(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00780047600.1)，該方案中在渦街發(fā)生器后面布置光纖光柵，其不足在于:1)當(dāng)流體粘度較大時(shí)光纖很容易被流體沖斷；2)很多流體對(duì)光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類(lèi)有限；3)光纖感受的是由于渦街發(fā)生器變形而產(chǎn)生的應(yīng)變，而不是渦街發(fā)生器產(chǎn)生的渦流造成的換能機(jī)構(gòu)的位移，因此靈敏度較低；4)渦街在流量小的時(shí)候很難產(chǎn)生，因此無(wú)法測(cè)量小流量。[0007]因此，如何保護(hù)光纖不受流體本身的影響，并提高流量計(jì)的靈敏度成為光纖流量計(jì)目前亟需解決的問(wèn)題。[0008]本實(shí)用新型提出一種光纖浮子流量計(jì)，用于流體流量的監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)解決現(xiàn)有光纖流量計(jì)中光纖受流體本身的影響以及無(wú)法檢測(cè)小流量和靈敏度有待提高的問(wèn)題。實(shí)用新型內(nèi)容[0009](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題[0010]有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種光纖浮子流量計(jì)，以解決現(xiàn)有光纖流量計(jì)中光纖受流體本身的影響以及無(wú)法檢測(cè)小流量和靈敏度有待提高的問(wèn)題。[0011](二)技術(shù)方案[0012]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種光纖浮子流量計(jì)，該光纖浮子流量計(jì)包括:安裝于被測(cè)管道的導(dǎo)流管10 ;安裝于導(dǎo)流管10內(nèi)部用以在流體的作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生振動(dòng)的浮子50 ;安裝于導(dǎo)流管10內(nèi)部用以感受浮子50產(chǎn)生的振動(dòng)的測(cè)量膜片20 ;以及兩端固定于測(cè)量膜片20上用以測(cè)量振動(dòng)頻率的光纖光柵30。[0013]上述方案中，所述浮子50與測(cè)量膜片20接觸的端面進(jìn)一步設(shè)置有用以減小浮子50與測(cè)量膜片20的摩擦并增強(qiáng)浮子50引起的測(cè)量膜片20的振動(dòng)的凸起51。[0014]上述方案中，所述浮子50為一圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，在其側(cè)面進(jìn)一步設(shè)置有用以增強(qiáng)流體引起的浮子50的旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流槽52。[0015]上述方案中，所述測(cè)量膜片20的橫截面積小于所述浮子50的橫截面積。[0016]上述方案中，所述測(cè)量膜片20進(jìn)一步設(shè)置有對(duì)稱的肋21，并通過(guò)肋21與導(dǎo)流管10固定。[0017]上述方案中，所述測(cè)量膜片20進(jìn)一步設(shè)置有凹陷22，與浮子50的凸起51配合，增強(qiáng)浮子50引起的測(cè)量膜片20的振動(dòng)。[0018]上述方案中，所述光纖光柵30安裝于肋21上，以增加流量計(jì)的靈敏度。[0019](三)有益效果[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有以下有益效果:[0021]1、本實(shí)用新型提供的這種光纖浮子流量計(jì)，采用在浮子上增加凸起和在測(cè)量膜片上增加凹陷的方法，增加了浮子對(duì)測(cè)量膜片的振動(dòng)激勵(lì)，提高了傳感器的靈敏度。[0022]2、本實(shí)用新型提供的這種光纖浮子流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量浮子引起的振動(dòng)而不是旋轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量流量，并通過(guò)增加浮子的導(dǎo)流槽，不但簡(jiǎn)化了流量計(jì)的設(shè)計(jì)，而且保證了流量計(jì)可以檢測(cè)小流量的情況。[0023]3、本實(shí)用新型提供的這種光纖浮子流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量浮子引起的振動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量膜片上的光纖光柵的波長(zhǎng)變化來(lái)檢測(cè)流量，避免了強(qiáng)度檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)小信號(hào)和受到外界干擾較大的問(wèn)題。


[0024]圖1為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)的示意圖；[0025]圖2為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)中浮子50示意圖；[0026]圖3為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)中測(cè)量膜片20的俯視圖。
具體實(shí)施方式
[0027]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0028]請(qǐng)參照?qǐng)D1 圖3，圖1為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)中浮子50示意圖；圖3為本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)中測(cè)量膜片20的俯視圖。該光纖浮子流量計(jì)包括:安裝于被測(cè)管道的導(dǎo)流管10 ;安裝于導(dǎo)流管10內(nèi)部用以在流體的作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生振動(dòng)的浮子50 ;安裝于導(dǎo)流管10內(nèi)部用以感受浮子50產(chǎn)生的振動(dòng)的測(cè)量膜片20 ;兩端固定于測(cè)量膜片20上用以測(cè)量振動(dòng)頻率的光纖光柵30。[0029]浮子50與測(cè)量膜片20接觸的端面進(jìn)一步設(shè)置有用于減小浮子50與測(cè)量膜片20的摩擦并增強(qiáng)浮子50引起的測(cè)量膜片20的振動(dòng)的凸起51。浮子50為一圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，在其側(cè)面進(jìn)一步設(shè)置有用以增強(qiáng)流體引起的浮子50的旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流槽52。[0030]測(cè)量膜片20的橫截面積小于浮子50的橫截面積。測(cè)量膜片20可進(jìn)一步設(shè)置有對(duì)稱的肋21，并通過(guò)21與導(dǎo)流管10固定。測(cè)量膜片20可進(jìn)一步設(shè)置有凹陷22，與浮子50的凸起51配合，增強(qiáng)浮子50引起的測(cè)量膜片20的振動(dòng)。[0031]光纖光柵30 —般安裝于肋21上，以增加流量計(jì)的靈敏度。光纖光柵30有一定的初始預(yù)應(yīng)力。[0032]本實(shí)用新型提供的光纖浮子流量計(jì)的工作原理為，參考圖1、圖2、圖3，當(dāng)流體在導(dǎo)流管10中流動(dòng)時(shí)，浮子50在流體力的作用下浮起在平衡位置并旋轉(zhuǎn)(尤其是在有導(dǎo)流槽52的情況)。測(cè)量膜片20在浮子50旋轉(zhuǎn)時(shí)在浮子50的作用下沿垂直于導(dǎo)流管10的軸線方向振動(dòng)，并帶動(dòng)安裝于其上的光纖光柵30產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變,引起光纖光柵30的輸出光波長(zhǎng)發(fā)生變化。[0033]浮子50與測(cè)量膜片20接觸的端面可進(jìn)一步設(shè)置有凸起51，測(cè)量膜片20可進(jìn)一步設(shè)置有凹陷22。當(dāng)浮子50旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮子50的凸起51在流體流動(dòng)力的作用下可陷入凹陷22，當(dāng)浮子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸起51又從凹陷22旋出，從而使浮子50繞導(dǎo)流管10軸向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檠剌S向的振動(dòng)，因此可增強(qiáng)浮子50引起的測(cè)量膜片20的振動(dòng)。該振動(dòng)的頻率與浮子50的轉(zhuǎn)速一致，而浮子50的轉(zhuǎn)速與流量成比例，因此可以通過(guò)檢查光纖光柵30的測(cè)量的振動(dòng)頻率來(lái)測(cè)得流量。[0034]需要說(shuō)明的是，對(duì)于波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器，敏感元件不限于光纖光柵，即光纖光柵30可被其它器件替換而取得相同效果，其它器件如光纖激光器、長(zhǎng)周期光柵、啁啾光柵坐寸o[0035]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，該光纖浮子流量計(jì)包括: 安裝于被測(cè)管道的導(dǎo)流管(10)； 安裝于導(dǎo)流管(10)內(nèi)部用以在流體的作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生振動(dòng)的浮子(50)； 安裝于導(dǎo)流管(10)內(nèi)部用以感受浮子(50)產(chǎn)生的振動(dòng)的測(cè)量膜片(20);以及 兩端固定于測(cè)量膜片(20)上用以測(cè)量振動(dòng)頻率的光纖光柵(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述浮子(50)與測(cè)量膜片(20)接觸的端面進(jìn)一步設(shè)置有用以減小浮子(50)與測(cè)量膜片(20)的摩擦并增強(qiáng)浮子(50)引起的測(cè)量膜片(20)的振動(dòng)的凸起(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述浮子(50)為一圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，在其側(cè)面進(jìn)一步設(shè)置有用以增強(qiáng)流體引起的浮子(50)的旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流槽(52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述測(cè)量膜片(20)的橫截面積小于所述浮子(50)的橫截面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述測(cè)量膜片(20)進(jìn)一步設(shè)置有對(duì)稱的肋(21)，并通過(guò)肋(21)與導(dǎo)流管(10)固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述測(cè)量膜片(20)進(jìn)一步設(shè)置有凹陷(22)，與浮子(50)的凸起(51)配合，增強(qiáng)浮子(50)引起的測(cè)量膜片(20)的振動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的光纖浮子流量計(jì)，其特征在于，所述光纖光柵(30)安裝于肋( 21)上，以增加流量計(jì)的靈敏度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光纖浮子流量計(jì)，包括安裝于被測(cè)管道的導(dǎo)流管；安裝于導(dǎo)流管內(nèi)部用以在流體的作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生振動(dòng)的浮子；安裝于導(dǎo)流管內(nèi)部用以感受浮子產(chǎn)生的振動(dòng)的測(cè)量膜片；以及兩端固定于測(cè)量膜片上用以測(cè)量振動(dòng)頻率的光纖光柵。本實(shí)用新型采用在浮子上增加凸起和在測(cè)量膜片上增加凹陷的方法，增加了浮子對(duì)測(cè)量膜片的振動(dòng)激勵(lì)，提高了傳感器的靈敏度；通過(guò)測(cè)量浮子引起的振動(dòng)而不是旋轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量流量，并通過(guò)增加浮子的導(dǎo)流槽，不但簡(jiǎn)化了流量計(jì)的設(shè)計(jì)，而且保證了流量計(jì)可以檢測(cè)小流量的情況；通過(guò)測(cè)量浮子引起的振動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量膜片上的光纖光柵的波長(zhǎng)變化來(lái)檢測(cè)流量，避免了強(qiáng)度檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)小信號(hào)和受到外界干擾較大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01F1/52GK203083625SQ20132006393
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者張文濤, 李芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所