[发明专利]被配置成检测流动流体的物理量的设备及相关方法

权利要求书

1.一种被配置成检测流动流体的物理量的设备，该设备包括：

被配置成延伸到所述流动流体内的传感器体(2)，所述传感器体包括光纤布拉格光栅传感器(3、7，FBG)的光纤布拉格光栅(FBG)，以生成与所述传感器体(2)的至少柔性部分(2B)的振动相关的检测器信号；以及

检测器信号处理单元(3)，

其中所述传感器体部分(2B)具有机械的本征频率，该本征频率被定义为：

f＝f_0.(1+K.rho)^-1/2

其中f为流体内所述柔性部分(2B)的所述本征频率(Hz)，f₀为真空内所述柔性部分(2B)的初始本征频率(Hz)，rho为所述流体的密度(kg/m³)，K为与所述柔性部分(2B)的尺寸和质量相关的常量(m³/kg)，

其中所述处理单元被配置成利用所述检测器信号检测所述传感器体(2)的所述柔性部分(2B)的所述机械的本征频率f，并且基于所述所检测的机械的本征频率f确定所述物理量。

2.根据权利要求1所述的设备，所述传感器体包括具有光纤布拉格光栅(FBG)的柔性元件(2B)，所述本征频率f为所述柔性元件(2B)的本征频率。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述柔性元件(2B)平行于所述流体的流径延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述处理单元被配置成检测所述传感器体(2)的所述柔性部分(2B)的所述实际的本征频率f与该部分(2B)的所述初始本征频率f₀的偏差。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理单元具有存储器或与存储器相关，所述存储器被配置成存储所述初始本征频率f₀。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述柔性传感器体部分(2B)的所述本征频率低于10000Hz，比如低于2000Hz。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述传感器体(2)具有：刚性部分(2A)，所述刚性部分(2A)将所述传感器体连接到流体通道的壁；柔性元件(2B)，所述柔性元件(2B)包括连接到所述刚性部分(2A)的所述光纤布拉格光栅(FBG)；以及光纤，所述光纤包括通过所述刚性部分(2A)进入所述柔性部分(2B)的所述光纤布拉格光栅(FBG)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括振动电感器或与振动电感器相关，被配置成利用所述流动流体引起所述传感器体(2)的所述柔性部分(2B)的振动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述传感器体为涡旋脱落器(2)，所述涡旋脱落器(2)被配置成在操作的过程中在所述流体内产生卡门涡旋(V)。

10.根据权利要求9所述的设备，其中利用与所述涡旋脱落器(2)的所述各个光纤布拉格光栅(FBG)相关的所述光纤布拉格光栅(FBG)传感器信号，可检测由所述涡流脱落器(2)所产生的涡旋(V)的卡门涡旋频率(f_K)。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述卡门涡旋频率(f_K)低于所述传感器体(2)或所述传感器体(2)的所述部分(2B)的固有频率。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述柔性传感器体部分的厚度小于4mm，比如小于2mm。

13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述传感器体部分(2B)的所述本征频率与所述检测器信号的频谱内的第二峰值相关，使所述第二峰值与和所述频谱内的峰值有关的第一涡旋脱落频率分离。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一频率峰值和所述第二频率峰值相隔至少100Hz。

15.根据权利要求13或14所述的设备，其中所述处理单元被配置成检测所述频率峰值，并且尤其检测所述峰值的所述频率。

16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理单元被配置成确定所述检测器信号的频谱。