[发明专利]一种光纤浮子流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，尤其涉及一种光纤浮子流量计，适用于测量流体的流量。

背景技术

在工业生产和人民生活的很多领域，都需要对流体的流量进行监测。目前，常用的流量计有靶式流量计、涡轮流量计、涡街流量计等等。这些流量计大多是通过电传感器测得力、转速、或振动信号输入分析设备进行计算，最后得出流量数值。但是，电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰等问题。

光纤传感器采用光纤进行传感和传输，不存在上述问题，因此近年得到了越来越多的重视。但是目前的光纤流量计仍存在较多问题。

专利200620046512.2中公开了一种光纤浮子流量计，采用强度调制的方法。当流量较小时，该传感器的输出很小，无法检测小流量。并且光路收到外界环境的影响较大，从而引起流量误差较大。

赵栋等人提出了光纤浮子流量计的设计(赵栋等，“基于白光干涉原理的全光纤涡街流量测量方法，”仪器仪表学报，2011)，这种涡街式流量计采用光纤垂直于流向布置，通过流体的压力使光纤长度发生变化。其不足在于：1)光纤本身作为阻流体，受力小，灵敏度低，尤其是小流量的情况；2)传感器包含一光纤干涉仪，系统复杂；3)当流体粘度较大时光纤很容易被流体冲断；4)很多流体对光纤材料本身有腐蚀作用，适用的流体种类有限。

郑伦佳等人公开了一种“包括光纤布拉格光栅传感器的卡门涡流流量计组件以及测量流体流速的方法”(中国专利申请号200780047600.1)，该方案中在涡街发生器后面布置光纤光栅，其不足在于：1)当流体粘度较大时光纤很容易被流体冲断；2)很多流体对光纤材料本身有腐蚀作用，适用的流体种类有限；3)光纤感受的是由于涡街发生器变形而产生的应变，而不是涡街发生器产生的涡流造成的换能机构的位移，因此灵敏度较低；4)涡街在流量小的时候很难产生，因此无法测量小流量。

因此，如何保护光纤不受流体本身的影响，并提高流量计的灵敏度成为光纤流量计目前亟需解决的问题。

本发明提出一种光纤浮子流量计，用于流体流量的监测，重点解决现有光纤流量计中光纤受流体本身的影响以及无法检测小流量和灵敏度有待提高的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤浮子流量计，以解决现有光纤流量计中光纤受流体本身的影响以及无法检测小流量和灵敏度有待提高的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种光纤浮子流量计，该光纤浮子流量计包括：安装于被测管道的导流管10；安装于导流管10内部用以在流体的作用下旋转并产生振动的浮子50；安装于导流管10内部用以感受浮子50产生的振动的测量膜片20；以及两端固定于测量膜片20上用以测量振动频率的光纤光栅30。

上述方案中，所述浮子50与测量膜片20接触的端面进一步设置有用以减小浮子50与测量膜片20的摩擦并增强浮子50引起的测量膜片20的振动的凸起51。

上述方案中，所述浮子50为一圆台结构，在其侧面进一步设置有用以增强流体引起的浮子50的旋转的导流槽52。

上述方案中，所述测量膜片20的横截面积小于所述浮子50的横截面积。

上述方案中，所述测量膜片20进一步设置有对称的肋21，并通过肋21与导流管10固定。

上述方案中，所述测量膜片20进一步设置有凹陷22，与浮子50的凸起51配合，增强浮子50引起的测量膜片20的振动。

上述方案中，所述光纤光栅30安装于肋21上，以增加流量计的灵敏度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种光纤浮子流量计，采用在浮子上增加凸起和在测量膜片上增加凹陷的方法，增加了浮子对测量膜片的振动激励，提高了传感器的灵敏度。

2、本发明提供的这种光纤浮子流量计，通过测量浮子引起的振动而不是旋转来测量流量，并通过增加浮子的导流槽，不但简化了流量计的设计，而且保证了流量计可以检测小流量的情况。

3、本发明提供的这种光纤浮子流量计，通过测量浮子引起的振动导致测量膜片上的光纤光栅的波长变化来检测流量，避免了强度检测无法检测小信号和受到外界干扰较大的问题。

附图说明

图1为本发明提供的光纤浮子流量计的示意图；

图2为本发明提供的光纤浮子流量计中浮子50示意图；

图3为本发明提供的光纤浮子流量计中测量膜片20的俯视图。