一种应变式光纤流量计制造技术

本实用新型专利技术提供一种应变式光纤流量计，包括压力和温度传感器，用于检测被测流体的压力和温度信号，通过相应的光电和电光接口电路传送至放大器中进行放大；还包括：光纤流速传感器，用于检测被测流体的流速信号，并将该信号通过与该光纤流速传感器相应的光电及电光接口电路进入放大器进行放大；模拟／数字转换及模拟开关传感器；数据处理单元，接收所述数字信号并进行流量的计算，并将计算出的结果送入显示器中进行显示。本实用新型专利技术安全性好、可测易燃、易爆的液体或气体；可靠性好、误差小；由于光纤是由玻璃或塑料制成，在加上外面可以被覆上各种保护层，因而不怕液体或气体的腐蚀；抗震性好及下限频响好。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

Strain type optical fiber flowmeter

The utility model provides a strain type optical fiber flowmeter, including pressure and temperature sensor is used to detect the pressure and temperature signal, amplified through corresponding transmission electronic and electro-optic interface circuit to the amplifier; also includes: optical fiber velocity sensor, signal detection by the velocity of flow of fluid to be measured, and the signal enter the amplifier through the photoelectric electro-optic and the corresponding interface circuit and the optical fiber velocity sensor; analog to digital conversion and analog switch sensor; data processing unit receives the digital signal and calculating the flow, and the calculated result is sent to the display in the display. The utility model has the advantages of good safety, measurement of flammable and explosive liquid or gas; good reliability and little error; because the fiber is made of glass or plastic, the outside can be coated with various corrosion protection layer, and is not afraid of a liquid or gas; good shock resistance and good frequency response limit.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及流量计，特别涉及一种应变式光纤流量计。
技术介绍
传统的涡街流量计均是利用卡门涡街方式产生测量信号，然后再利用超声法、压电晶体等法将这些信号采集和提取出来(涡流检波)。根据<卡门涡街>原理，形状为梯形的旋涡发生体位于被检测介质的流通通道中。当流体(包括气、液)与旋涡发生体相遇时，会生成涡流，这些涡流在旋涡发生体两侧交替产生时，会产生一个与流向方向垂直的交变升力作用在检测信号的测量体上，应力的变化频率与旋涡分离体的频率相同。涡街流量传感器就是利用这种原理进行汽体、液体液量测量的。当已稳定的旋涡列满足公式h＝1.3d时，一列旋涡的频率f与流速V和旋涡发生体迎面宽度d有如公式(1)所示的关系f＝SrV/d (1)其中；f旋涡频率；Sr斯特罗哈尔数(对一定旋涡体是常数)；V流体平均流速；D旋涡体迎面宽度。该旋涡频率f与流速V和体积量成正比。传统的涡街流量传感器，无论是利用压电晶体信号检测法、还是利用超声检测法都可以确定被测介质的流速和体积流量。但是，传统的涡街流量传感器存在以下缺点抗震性差、下限频率差、抗电磁干扰性差等。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本技术提供一种应变式光纤流量计。本专利技术提供一种应变式光纤流量计，包括压力和温度传感器，用于检测被测流体的压力和温度信号，然后通过相应的光电和电光接口电路传送至放大器中进行放大；其中，还包括光纤流速传感器，用于检测被测流体的流速信号，并将该信号通过与该光纤流速传感器相应的光电及电光接口电路送入放大器进行放大；模拟/数字转换及模拟开关传感器，用于接收放大器传送的放大信号，并将该信号转换为数字信号，送至数据处理单元中；数据处理单元，接收所述数字信号并进行流量的计算，并将计算出的结果送入显示器中进行显示。还包括一键盘，与所述数据处理单元连接，用于输入被测流体的种类。所述光纤流速传感器由光纤应变片制成；其中，所述光纤应变片由特种光纤制成，该特种光纤采用手刻酸蚀法、直接加工法、光刻酸蚀法或热刻酸蚀法制成。所述手刻酸蚀法是指将光纤固定在刻尺上，在放大镜的作用下，采用刀片按照所需图样去除光纤表面的塑料外套，形成所需的损伤图形。所述直接加工法是指采用离子束或电子束直接轰击光纤包层表面形成所需的损伤图形。所述光刻酸蚀法是指先在去除涂敷层的裸光纤上涂上一层薄的紫外固化环氧树脂，然后覆盖上光掩膜置于强紫外光场单曝光，从而光掩膜上刻着的设计图样就写在了环氧树脂上；清洗掉未爆光的树脂后，置入氢氟酸溶液中腐蚀去除未受环氧树脂保护的那部分光纤包层，到规定时间取出光纤清洗，形成所设计的损伤型光纤。所述热刻酸蚀法是指利用加热的刀片周期性的去除光纤表面的塑料外套，浸入氢氟酸溶液中，形成所需的损伤图形段；未热刻的部位保留塑料外套保持光纤免受损伤腐蚀，形成非刻纹段；然后，去除表面残余的塑料外套形成所需的损伤图形。与所述光纤流速传感器相应的光电接口电路由光桥电路和放大电路构成。与所述光纤流速传感器相应的光电接口电路由光桥和电桥构成。本技术的应变式光纤流量计利用经过处理的光纤制造成光纤传感器安装在传统的卡门涡街体上，形成新一代的光纤涡街流量计。而利用光纤应变片式的光纤流量计则具有如下的特点安全性好、无电火花、可测易燃、易爆的液体或气体；可靠性好、没有任何可动部件和联接环节、误差小；由于光纤是由玻璃或塑料制成，在加上外面可以被覆上各种保护层，因而不怕液体或气体的腐蚀；结构简单、性能良好；不受强电磁埸、大电流和高温的影响；对被测液体或气体的流阻很小；抗震性好及下限频响好等特点。附图说明图1为本技术的应变式光纤流量计工作原理示意图；图2为本技术最佳实施例的应变式光纤流量计的组成结构示意图；图3A为本技术弯曲光纤的处理示意图；图3B为本技术弯曲光纤的弯曲特性示意图；图4为本技术光纤结构示意图；图5为本技术光桥电路和放大电路工作原理图示意图；图6为本技术差动光桥放大电路的示意图；图7为本技术光源电路原理图。具体实施方式本技术为一种应变式光纤流量计。如图1所示，为本技术应变式光纤流量计工作原理示意图。如图所示，应变式光纤流量计的基本工作原理是利用经过处理的特种光纤制造成光纤传感器安装在传统的卡门涡街体上，形成新一代的光纤涡街流量计。如图2所示，为本技术最佳实施例的应变式光纤流量计的组成结构示意图。如图2所示，该流量计包括光纤压力传感器和光纤温度传感器及其相应的光电及电光接口电路、光纤流速传感器及其相应光电及电光接口电路、放大器、信号采集单元、数据处理单元、显示器和键盘。其中，光纤压力传感器和光纤温度传感器，用于检测被测流体的压力和温度信号，然后通过光电及电光接口电路送至放大器中进行放大；光纤流速传感器，用于检测被测流体的流速信号，并将该信号通过相应的光电及电光接口电路送入放大器进行放大；模拟/数字转换及模拟开关传感器，用于接收放大器传送的放大信号，并将该信号转换为数字信号，送至DSP数据处理器中；数据处理单元，接收所述数字信号并进行流量的计算，并将计算出的结果送入显示器中进行显示；其中，本实施例中数据处理单元为DSP数据处理器，显示器为液晶数字显示器。另外，DSP数据处理器还与一键盘连接，该键盘用于输入被测流体的种类；DSP数据处理器还包括一输出接口，用于接入用户设备。该接口采用RS485。DSP数据处理器还可连接一存储器，用于存储测出的数据。其中，DSP数据处理器可以按照气态方程进行温度和压力补偿，并自动进行压缩因子修正，其处理后的数据为标准状态下的流量值。其中的气态方程式如下Qn＝Zn/Zg(Pg+Pa)/PnTn/TgQg式中Qn标准状态下的体积流量(m3/h)；Qg未修正的体积流量(m3/h)；Pg流量计中压力检测点的表压(kPa)；Pa当地大气压(kPa)； Tg介质的绝对温度(273.15+t)k；T被测介质的摄氏温度(℃)；Zn标准状态下的压缩系数；Zg工作状态下的压缩系数；Tn标准状态下的绝对温度(293.15k)；Pn标准大气压(101.325kPa)。注对于天然气Zn/Zg＝Fz2，Fz称超缩因子，按中国天然气总公司的标准SY/T6143-1996中的公式进行计算。本实施例中，所述光纤流速传感器由光纤应变片制成。光纤应变片是由特种光纤制成，其中，特种光纤采用手刻酸蚀法、直接加工法、光刻酸蚀法或热刻酸蚀法制成。其中，手刻酸蚀法是指将光纤固定在刻尺上，在放大镜的作用下，采用刀片按照所需图样去除光纤表面的塑料外套，形成所需的损伤图形。直接加工法是指采用离子束或电子束直接轰击光纤包层表面形成所需的损伤图形。光刻酸蚀法是指先在去除涂敷层的裸光纤上涂上一层薄的紫外固化环氧树脂，然后覆盖上光掩膜置于强紫外光场单曝光，从而光掩膜上刻着的设计图样就写在了环氧树脂上；清洗掉未爆光的树脂后，置入氢氟酸溶液中腐蚀去除未受环氧树脂保护的那部分光纤包层，到规定时间取出光纤清洗，形成所设计的损伤型光纤。热刻酸蚀法是指利用加热的刀片周期性的去除光纤表面的塑料外套，浸入氢氟酸溶液中，形成所需的损伤图形段；未热刻的部位保留塑料外套保持光纤免受损伤腐蚀，形成非刻纹段；然后，去除表面残余的塑料外套形成所需的损伤图形。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应变式光纤流量计，包括压力和温度传感器，用于检测被测流体的压力和温度信号，然后通过相应的光电和电光接口电路传送至放大器中进行放大；其特征在于，还包括：光纤流速传感器，用于检测被测流体的流速信号，并将该信号通过与该光纤流速传感器相 应的光电及电光接口电路送入放大器进行放大；模拟／数字转换及模拟开关传感器，用于接收放大器传送的放大信号，并将该信号转换为数字信号，送至数据处理单元中；数据处理单元，接收所述数字信号并进行流量的计算，并将计算出的结果送入显示器 中进行显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞复，
申请(专利权)人：刘瑞复，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]