[发明专利]一种高灵敏度光纤光栅流速传感器

说明书

本发明公开了一种高灵敏度光纤光栅流速传感器，包括套筒、光栅基座、弹片、支架和挡板，光栅基座和支架设置于套筒内，光栅基座的上端面与套筒内壁的一侧连接，光栅基座的下端面与支架的上端连接，支架与套筒连接，光栅基座的下端面设有应力光纤，应力光纤纵向穿过套筒的两端，光栅基座上设有通孔，应力光纤的光栅悬空布置于通孔内，应力光纤的两端固定于光栅基座上，弹片倾斜设置于光栅基座的下方，固设于支架上，应力光纤的光栅与弹片之间设有压针，弹片通过压针压在悬空拉紧的光栅上，挡板设置于套筒的一端，提高了流体流速的测量精度。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感器技术领域，具体涉及一种高灵敏度光纤光栅流速传感器。

背景技术

在石油与化工、医疗、热力学工程等行业中，流量监测处于十分重要的地位。流量传感器在过程控制与流量监控中起到了必不可少的作用。流量传感器所采用的技术有许多种，例如：例如机械转子流量传感器(自动化仪表，2003,24(5):41-43.)，电磁流量传感器(Flow Measurement and Instrumentation,2013,29:25-31.)，这些流速/流量传感器都有各自的优点和缺点。由于光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、防腐蚀、抗电磁干扰、测量精度高和便于实现分布式传感等优点，因此将光纤光栅技术应用于流体流速/流量测量成为一个研究方向。例如基于光纤涡轮流量计(仪表技术与传感器,2015(11):56-58+104，计算机测量与控制,2015,23(10):3563-3566)，基于振动特性的光纤流量计(光学仪器,2015,37(02):103-106，2014,35(01):168-172.),基于旋涡发生体的光纤光栅流量计的研究(光学技术,2014,40(01):79-83.),基于V型内锥式的光纤光栅流量传感器(仪器仪表用户，2008,15(4):5911-7911),多种靶式光纤光栅流量计(光电子·激光，2010,21(5):710-713，光电子·激光,2015,26(03):529-534，Applied Mechanics and Materials.2013.427-429:1233-1236.)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高灵敏度光纤光栅流速传感器，提高了流体流速的测量精度。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高灵敏度光纤光栅流速传感器，包括套筒、光栅基座、弹片、支架和挡板，光栅基座和支架设置于套筒内，光栅基座的上端面与套筒内壁的一侧连接，光栅基座的下端面与支架的上端连接，支架与套筒连接，光栅基座的下端面设有应力光纤，应力光纤纵向穿过套筒的两端，光栅基座上设有通孔，应力光纤的光栅悬空布置于通孔内，应力光纤的两端固定于光栅基座上，弹片倾斜设置于光栅基座的下方，固设于支架上，应力光纤的光栅与弹片之间设有压针，弹片通过压针压在悬空拉紧的光栅上，挡板设置于套筒的一端。

按照上述技术方案，光栅基座的上端面设有温度光纤，温度光纤的光栅悬空布置于光栅基座的通孔内，温度光纤的两端固定于光栅基座上。

按照上述技术方案，压针为圆柱体，压针的上端压在光栅的中点，压针的轴线与光栅相互垂直。

按照上述技术方案，光栅基座的上端面和下端面均设有线槽，应力光纤和温度光纤分别设置于光栅基座的下方线槽和上方线槽内。

按照上述技术方案，应力光纤和温度光纤均通过强力固化胶固设于线槽内。

按照上述技术方案，支架为U形，支架上端横向设有U型槽，形成中部镂空；便于流体进入到筒体，避免支架阻碍流体撞击弹片，同时避免支架与弹片的中部接触，从而影响弹片应变。

按照上述技术方案，挡板上设有凹槽，弹片的一端通过插入于凹槽内与挡板连接固定，弹片的另一端设置于支架与光栅基座之间。