一種基于波登管的光纖流量計制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于波登管的光纖流量計，包括：將該光纖流量計與被測管道固接的外殼；安裝于該外殼內部用以產生渦街的渦街發生體；安裝于該外殼內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片；透過該外殼的側壁且與該外殼密封固接用以將測量膜片的振動轉變為內部壓力變化的波登管，該波登管伸入該外殼且密閉的一端與該測量膜片固接；安裝于該波登管位于該外殼外部的開口端用以感受波登管內部壓力變化并產生變形的彈性膜片；設置于該外殼的外側壁上用以固定光纖光柵的光纖固定點；以及兩端分別固定于彈性膜片和光纖固定點用以測量渦街頻率的光纖光柵。利用本實用新型專利技術，解決了現有光纖流量計中光纖受流體本身的影響以及靈敏度和可靠性有待提高的問題。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及流量測試
，尤其涉及一種基于波登管的光纖流量計，適用于測量流體的流量。
技術介紹
在工業生產和人民生活的很多領域，都需要對流體的流量進行監測。目前，常用的流量計有靶式流量計、渦輪流量計或渦街流量計等。這些流量計大多是通過電傳感器測得力、轉速或振動信號，再輸入分析設備進行計算，最后得出流量數值。但是，電子類傳感器存在密封性差、易漏電、易腐蝕、受電磁干擾等問題。光纖傳感器采用光纖進行傳感和傳輸，不存在上述問題，因此近年得到了越來越多的重視。但是目前的光纖流量計仍存在較多問題。趙棟等人提出了渦街式光纖流量計的設計(趙棟等，“基于白光干涉原理的全光纖渦街流量測量方法”儀器儀表學報，2011)，這種渦街式流量計采用光纖垂直于流向布置，通過流體的壓力使光纖長度發生變化。其不足在于:1)光纖本身作為阻流體，受力小，靈敏度低；2)傳感器包含一光纖干涉儀，系統復雜；3)當流體粘度較大時光纖很容易被流體沖斷；4)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限。鄭倫佳等人公開了一種“包括光纖布拉格光柵傳感器的卡門渦流流量計組件以及測量流體流速的方法”(中國專利申請號200780047600.1)，該方案中在渦街發生器后面布置光纖光柵，其不足在于:1)當流體粘度較大時光纖很容易被流體沖斷；2)很多流體對光纖材料本身有腐蝕作用，適用的流體種類有限；3)光纖感受的是由于渦街發生器變形而產生的應變，而不是渦街發生器產生的渦流造成的換能機構的位移，因此靈敏度較低。因此，如何保護光纖不受流體本身的影響，并提高流量計的靈敏度，以及提高流量計的可靠性成為光纖流量計目前亟需解決的問題。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題有鑒于此，本技術的主要目的在于提供一種基于波登管的光纖流量計，以解決現有光纖流量計中光纖受流體本身的影響以及靈敏度和可靠性有待提高的問題。( 二 )技術方案為達到上述目的，本技術提供了一種基于波登管的光纖流量計，該光纖流量計包括:將該光纖流量計與被測管道固接的外殼10 ;安裝于該外殼10內部用以產生渦街的渦街發生體50 ;安裝于該外殼10內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片20 ;透過該外殼10的側壁且與該外殼10密封固接用以將測量膜片20的振動轉變為內部壓力變化的波登管40，該波登管40伸入該外殼10且密閉的一端與該測量膜片20固接；安裝于該波登管40位于該外殼10外部的開口端用以感受波登管40內部壓力變化并產生變形的彈性膜片60 ;設置于該外殼10的外側壁上用以固定光纖光柵30的光纖固定點31 ;以及兩端分別固定于彈性膜片60和光纖固定點31用以測量渦街頻率的光纖光柵30。上述方案中，所述外殼10呈中空的圓柱形，其側壁具有一圓孔，所述波登管40透過該圓孔且與該外殼10密封固接。上述方案中，所述渦街發生體50通過一橫梁安裝于該外殼10內部。上述方案中，所述測量膜片20平行于流體流動方向，并且測量膜片20所在平面與渦街振動方向垂直。上述方案中，所述波登管40穿過殼體10，其密閉端位于外殼10內部，開口端位于外殼10外部，并與外殼10密封固接。上述方案中，所述波登管40內充滿不可壓縮液體，并在開口端被彈性膜片60密封。上述方案中，所述光纖光柵30有一定的初始預應力。上述方案中，所述光纖固定點31是外殼10外壁上的一個凸臺。上述方案中，所述光纖固定點31是安裝于外殼10外壁套住并起到保護光纖光柵30作用的圓柱筒的一端上的小孔。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本技術具有以下有益效果:1、本技術提供的這種基于波登管的光纖流量計，采用在外殼外部布設光纖光柵的方式，有效地避免了流體對光纖光柵的影響。2、本技術提供的這種基于波登管的光纖流量計，通過波登管將測量膜片的位移轉變為波登管內部的壓力，并在開口端安裝彈性膜片，將壓力轉變為彈性膜片的變形，利用了波登管的放大作用，不但提高了流量計的靈敏度，而且可以通過選擇波登管的截面形狀和尺寸方便地調整流量計的靈敏度。3、本技術提供的這種基于波登管的光纖流量計，可以選擇波登管的材料與流體管道或殼體的材料相同，或更加耐腐蝕的材料，從而提高了流量計的可靠性。附圖說明圖1為本技術提供的基于波登管的光纖流量計的示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本技術進一步詳細說明。請參照圖1，圖1為本技術提供的基于波登管的光纖流量計的示意圖，該基于波登管的光纖流量計包括:將該光纖流量計與被測管道固接的外殼10 ;安裝于該外殼10內部用以產生渦街的渦街發生體50 ;安裝于該外殼10內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片20 ;透過該外殼10的側壁且與該外殼10密封固接用以將測量膜片20的振動轉變為內部壓力變化的波登管40，該波登管40伸入該外殼10且密閉的一端與該測量膜片20固接；安裝于該波登管40位于該外殼10外部的開口端用以感受波登管40內部壓力變化并產生變形的彈性膜片60 ;設置于該外殼10的外側壁上用以固定光纖光柵30的光纖固定點31 ;以及兩端分別固定于彈性膜片60和光纖固定點31用以測量渦街頻率的光纖光柵30。其中，外殼10呈中空的圓柱形，其側壁具有一圓孔，所述波登管40透過該圓孔且與該外殼10密封固接。渦街發生體50通過一橫梁安裝于該外殼10內部。測量膜片20平行于流體流動方向，并且測量膜片20所在平面與渦街振動方向垂直，測量膜片20的剛度較大，不會在渦街的作用下產生變形，以最大限度地感受渦街振動并產生位移。波登管40穿過殼體10,其密閉端位于外殼10內部,開口端位于外殼10外部,并與外殼10密封固接,使外殼10內的流體不會漏出。波登管40內充滿不可壓縮液體，并在開口端被彈性膜片60密封，密封的方法可以是粘接或采用密封圈的方式。光纖光柵30有一定的初始預應力。光纖光柵30—端固定在彈性膜片60的中間(此處具有最大撓度)，另一端固定在光纖固定點31。光纖固定點31是外殼10外壁上的一個凸臺，也可以是安裝于外殼10外壁套住并起到保護光纖光柵30作用的圓柱筒的一端上的小孔。固定方式可以是粘接。本技術提供的基于波登管的光纖流量計的工作原理為，參考圖1，當流體在外殼10中流動時，渦街發生體50用于產生渦街，并引起在渦街發生體50后部產生垂直于流向方向的渦街振動。渦街振動引起測量膜片20的上下振動，測量膜片20沿垂直于外殼10的軸線方向振動。測量膜片20固定于波登管40的密閉端，測量膜片20的振動使波登管40發生變形。波登管40內部充滿不可壓縮的液體，由波登管的敏感原理可知，其密閉端的位移會引起內部的壓力發生變化。在波登管40的開口端安裝彈性膜片60，波登管40內部的壓力變化使彈性膜片60發生變形。固定于膜片60中心的光纖光柵30于是產生長度的變化，引起光纖光柵30的輸出光波長發生變化。該波長變化的頻率與渦街發生的頻率一致，因此可以通過測量光纖光柵30的波長變化的頻率來測得流量。選擇合適的截面尺寸，波登管可以將很小的密閉端位移轉變為很大的內部壓力變化，利用波登管的放大作用，可以提高流量計的靈敏度，而且可以通過選擇波登管的截面形狀本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于波登管的光纖流量計，其特征在于，該光纖流量計包括：將該光纖流量計與被測管道固接的外殼(10)；安裝于該外殼(10)內部用以產生渦街的渦街發生體(50)；安裝于該外殼(10)內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片(20)；透過該外殼(10)的側壁且與該外殼(10)密封固接用以將測量膜片(20)的振動轉變為內部壓力變化的波登管(40)，該波登管(40)伸入該外殼(10)且密閉的一端與該測量膜片(20)固接；安裝于該波登管(40)位于該外殼(10)外部的開口端用以感受波登管(40)內部壓力變化并產生變形的彈性膜片(60)；設置于該外殼(10)的外側壁上用以固定光纖光柵(30)的光纖固定點(31)；以及兩端分別固定于彈性膜片(60)和光纖固定點(31)用以測量渦街頻率的光纖光柵(30)。

【技術特征摘要】
1.一種基于波登管的光纖流量計，其特征在于，該光纖流量計包括: 將該光纖流量計與被測管道固接的外殼(10)； 安裝于該外殼(10)內部用以產生渦街的渦街發生體(50)； 安裝于該外殼(10)內部且平行于流體流動方向用以感受渦街產生的振動的測量膜片(20)； 透過該外殼(10)的側壁且與該外殼(10)密封固接用以將測量膜片(20)的振動轉變為內部壓力變化的波登管(40)，該波登管(40)伸入該外殼(10)且密閉的一端與該測量膜片(20)固接； 安裝于該波登管(40)位于該外殼(10)外部的開口端用以感受波登管(40)內部壓力變化并產生變形的彈性膜片(60)； 設置于該外殼(10)的外側壁上用以固定光纖光柵(30)的光纖固定點(31);以及 兩端分別固定于彈性膜片￠0)和光纖固定點(31)用以測量渦街頻率的光纖光柵(30)。2.根據權利要求1所述的基于波登管的光纖流量計，其特征在于，所述外殼(10)呈中空的圓柱形，其側壁具有一圓孔，所述波登管(40)透過該圓孔且與該外殼(10)密封固接。3.根據權利要求1所述的基...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張文濤，李芳，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：實用新型
國別省市：