專利名稱：壓差流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓差流量計(jì)。屬于流量測量、檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，流量是需經(jīng)常測量和控制的參數(shù)之一，使用最早、應(yīng)用最廣泛的流量傳感器是機(jī)械轉(zhuǎn)子式的，其技術(shù)相對(duì)成熟，但由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，測量誤差較大。隨后發(fā)展起來的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和聲學(xué)多普勒流量計(jì)測量精度都較高，且使用簡便，但易受電磁干擾，使用成本較高。光纖流量計(jì)具有抗電磁干擾、尺寸小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但光纖流量計(jì)是利用流量對(duì)光信號(hào)的強(qiáng)度和相位的調(diào)制而設(shè)計(jì)的，而光強(qiáng)和相位受環(huán)境影響較大，實(shí)際應(yīng)用中很難準(zhǔn)確檢測。光纖布拉格光柵(FBG)流量傳感器是利用流量變化來引起反射光波長變化，外界環(huán)境對(duì)波長的影響很小，故FBG流量傳感器成為近幾年業(yè)界研究的熱點(diǎn)。針對(duì)光纖光柵器件制作的傳感器有一些研究報(bào)道，如基于汾丘里管結(jié)構(gòu)的FBG流量傳感器(陳建軍，張偉剛，涂勤昌等，基于光纖光柵的高靈敏度流速傳感器， 光學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26 (8) :1136-1139)，基于渦街結(jié)構(gòu)的FBG流量傳感器(李紅民，高宏偉，劉波等，一種新型的光纖光柵渦街流量傳感器，傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，19 (4) :1195-1197)，基于革巴式結(jié)構(gòu)的 FBG 流量傳感器(Zhao Yong, Chen Kun, Yang Jian. Novel target type flow meter based on a differential fiber Bragg grating sensor， Measurement，2005， 38(3) :230-235)。這些傳感器，都是通過不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得流速的變化與作用在結(jié)構(gòu)體上的變形及受力保持一定數(shù)學(xué)關(guān)系，而粘貼在結(jié)構(gòu)體上的FBG傳感器感知變形與受力，從而間接測量了流量的變化；但由于它們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，流量測量與結(jié)構(gòu)體受力之間難以保證線性，而且受溫度和外部干擾嚴(yán)重，即使想消除溫度影響，需要額外參考溫度傳感；有些雖然結(jié)構(gòu)上保證了線性關(guān)系和提高了精度，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，溫度自補(bǔ)償、靈敏度高、測量準(zhǔn)確的壓差流量計(jì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種壓差流量計(jì)，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個(gè)相對(duì)的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體， 所述兩個(gè)傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，它們結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述兩個(gè)支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵，兩個(gè)光纖布拉格光柵參數(shù)相同，是在一根光纖上，空間上相距一段距離紫外刻制加工的，該根光纖引出液體流量管后，連接強(qiáng)度解調(diào)裝置 (光源，光耦合器，光電轉(zhuǎn)換電路)，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。所述固定桿與液體流量管的管壁之間密封連接，兩個(gè)相同的光纖布拉格光柵分別在前后兩個(gè)支撐圓柱體上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體和支撐圓柱體均為彈性體， 感受管內(nèi)液體流速流場作用在彈性體上的受力變形。
所述兩個(gè)光纖布拉格光柵為同樣參數(shù)，在一根光纖上加工刻制而成，空間保留一定距離，用來保證兩個(gè)光纖布拉格光柵敷設(shè)在前后兩個(gè)支撐圓柱體上。所述的同一根光纖上兩個(gè)同樣FBG的壓差流量計(jì)解調(diào)為強(qiáng)度解調(diào)。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時(shí)，管內(nèi)流體流到傘狀結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)圓錐體上時(shí)，產(chǎn)生壓力，流體會(huì)向外擴(kuò)張，使得第一個(gè)支撐圓柱體受壓，其上的光纖光柵傳感器也受壓，流體流經(jīng)中間支柱后，繼續(xù)到達(dá)第二個(gè)圓錐體上時(shí)，向外擴(kuò)張，使第二個(gè)圓錐體受拉，第二個(gè)支撐圓柱體產(chǎn)生拉伸變形，其上的光纖光柵傳感器也受拉伸。這樣作用在兩個(gè)支撐圓柱體上的壓力、拉力，以及流體溫度變化、流體擾動(dòng)等被敷設(shè)在它們上面的同樣參數(shù)的光纖布拉格光柵檢測，經(jīng)光纖、光纖光柵解調(diào)裝置后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置分析處理后得出流體流量管內(nèi)的流量信息。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明雖然采用光纖光柵(FBG)器件感受流速引起的彈性體受力變形，但采用前后彈性體上一樣參數(shù)的兩個(gè)FBG器件來實(shí)現(xiàn)流速測量，利用兩個(gè)FBG 反射譜重疊區(qū)域的能量來測量前后彈性體的受力變形(任何時(shí)候，一個(gè)受拉，一個(gè)受壓)， 從而間接測量流速的變化，屬于強(qiáng)度解調(diào)，在測量結(jié)構(gòu)上采用FBG最容易敏感的拉伸和壓縮方向，保證了流速變化與引起彈性結(jié)構(gòu)體的受力變形，以及引起FBG反射譜波形漂移的變化之間成本質(zhì)線性關(guān)系，而且，采用了機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)稱和兩個(gè)一樣的FBG強(qiáng)度解調(diào)原理， FBG受溫度影響和外部干擾自然消除，精度高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，采用一根光纖上的同樣結(jié)構(gòu)的兩個(gè)FBG受力差，精度高，溫度、外部影響自補(bǔ)償。


圖I是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中I.液體流量管，2.圓錐體,3.支撐圓柱體,4.固定桿,5.光纖布拉格光柵.
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種壓差流量計(jì)，包括一根沿液體流量管I直徑穿過且固定于該管的固定桿4，液體流量管I內(nèi)的固定桿上沿液體流量管I的軸向中心方向設(shè)有兩個(gè)相對(duì)的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個(gè)傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體2和支撐圓柱體3組成，它們結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述兩個(gè)支撐圓柱體3上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵5,兩個(gè)光纖布拉格光柵5 參數(shù)相同，是在一根光纖上，空間上相距一段距離紫外刻制加工的，該根光纖引出液體流量管I后，連接強(qiáng)度解調(diào)裝置(光源，光耦合器，光電轉(zhuǎn)換電路)，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。所述固定桿4與液體流量管I的管壁之間密封連接，兩個(gè)相同的光纖布拉格光柵 5分別在前后兩個(gè)支撐圓柱體3上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體2和支撐圓柱體3 均為彈性體，感受管內(nèi)液體流速流場作用在彈性體上的受力變形。所述兩個(gè)光纖布拉格光柵5為同樣參數(shù),在一根光纖上加工刻制而成,空間保留一定距離，用來保證兩個(gè)光纖布拉格光柵5敷設(shè)在前后兩個(gè)支撐圓柱體3上。所述的同一根光纖上兩個(gè)同樣FBG的壓差流量計(jì)解調(diào)為強(qiáng)度解調(diào)。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時(shí)，管內(nèi)流體流到傘狀結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)圓錐體2上時(shí)， 產(chǎn)生壓力，流體會(huì)向外擴(kuò)張，使得第一個(gè)支撐圓柱體3受壓，流體流經(jīng)中間支柱后，繼續(xù)到達(dá)第二個(gè)圓錐體2上時(shí)，向外擴(kuò)張，使第二個(gè)圓錐體2受拉，第二個(gè)支撐圓柱體3產(chǎn)生拉伸變形，作用在兩個(gè)支撐圓柱體3上的壓力、拉力通過光纖布拉格光柵5檢測，經(jīng)光纖、光纖光柵解調(diào)裝置后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置分析處理后得出流體流量管內(nèi)的流量信息。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓差流量計(jì)，其特征是，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個(gè)相對(duì)的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個(gè)傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，所述兩個(gè)支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵，所述兩個(gè)光纖布拉格光柵是在同一根光纖上間距紫外刻制加工制備而成，該根光纖引出液體流量管后連接強(qiáng)度解調(diào)裝置，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。
2.如權(quán)利要求I所述的壓差流量計(jì)，其特征是，所述固定桿與液體流量管的管壁之間密封連接。
3.如權(quán)利要求I所述的壓差流量計(jì)，其特征是，所述兩個(gè)相同的光纖布拉格光柵分別在前后兩個(gè)支撐圓柱體上刻槽敷設(shè)，敷設(shè)后密封防水膠，圓錐體和支撐圓柱體均為彈性體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓差流量計(jì)，包括一根沿液體流量管直徑穿過且固定于該管的固定桿，液體流量管內(nèi)的固定桿上沿液體流量管的軸向中心方向設(shè)有兩個(gè)相對(duì)的同樣的傘狀結(jié)構(gòu)體，所述兩個(gè)傘狀結(jié)構(gòu)體是由圓錐體和支撐圓柱體組成，所述兩個(gè)支撐圓柱體上均設(shè)有同一參數(shù)的光纖布拉格光柵，所述兩個(gè)光纖布拉格光柵是在同一根光纖上間距紫外刻制加工制備而成，該根光纖引出液體流量管后連接強(qiáng)度解調(diào)裝置，然后與數(shù)據(jù)處理裝置相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，采用一根光纖上的同樣結(jié)構(gòu)的兩個(gè)FBG受力差，溫度、外部影響自補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01F1/36GK102607651SQ20121004301
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者呂丹丹, 吳震, 張冉, 楊猛, 蔣奇, 高芳芳 申請(qǐng)人:山東大學(xué)