本發(fā)明涉及流速測(cè)量領(lǐng)域，具體而言，涉及一種流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

流速測(cè)量在石油化工、生物醫(yī)學(xué)、能源計(jì)量、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位，熱線式流速傳感器具有測(cè)量精度高、量程廣的特點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但其自身帶電，在易燃易爆等場(chǎng)合應(yīng)用存在安全隱患。鑒于上述現(xiàn)象，伴隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖熱式流速流量傳感器開(kāi)始受到廣泛關(guān)注。

對(duì)于光纖熱式流速流量傳感器的研究，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01210016727.x，名稱(chēng)為“基于光纖光柵的熱線式流量傳感器件”的發(fā)明專(zhuān)利，提供了一種采用激光泵浦的金屬鍍膜光纖光柵流量傳感器。其包括溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖；溫度補(bǔ)償段光纖纖芯寫(xiě)入第一光纖光柵，流量測(cè)量段光纖纖芯寫(xiě)入第二光纖光柵，第二光纖光柵所在光纖的包層表面鍍有一層金屬離子形成金屬膜，溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖之間的錯(cuò)位熔接區(qū)的耦合率通過(guò)調(diào)整溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖端面的橫向錯(cuò)位距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01310040905.7，名稱(chēng)為“一種基于摻雜光纖光柵的光纖流量傳感器”的發(fā)明專(zhuān)利，介紹了一種激光泵浦的摻雜光纖光柵流量傳感器。其包括溫度補(bǔ)償段光纖和流量測(cè)量段光纖；流量測(cè)量段光纖為摻雜光纖，其纖芯中寫(xiě)入了光纖光柵a，溫度補(bǔ)償段光纖為普通單模光纖，其纖芯寫(xiě)入光纖光柵b；利用泵浦激光器泵浦流量測(cè)量段光纖，其溫度和光纖光柵a的波長(zhǎng)隨風(fēng)速變化。

上述兩個(gè)發(fā)明僅僅闡述了通過(guò)泵浦激光作用特種光纖產(chǎn)生熱線效應(yīng)，并無(wú)具體傳感器探頭的設(shè)計(jì)。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01210016705.3，名稱(chēng)為“多截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器”的發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了一種多截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器。在管道的管壁上沿軸向設(shè)有多個(gè)鉆孔，在每個(gè)徑向截面上設(shè)有2個(gè)以上鉆孔，每個(gè)鉆孔中分別安裝密封連接件，光纖通過(guò)密封連接件固定在鉆孔內(nèi)，尾纖從其中相對(duì)的一個(gè)鉆孔中引出，每個(gè)光纖中均串接一個(gè)光纖光柵熱式流量傳感器件，同一徑向截面上光纖光柵熱式流量傳感器件保持均勻分布，并且其溫度補(bǔ)償段光纖靠近尾纖的一端。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01510671265.9，名稱(chēng)為“一種有源式光纖光柵法布里—珀羅干涉儀管道流量計(jì)”的發(fā)明專(zhuān)利，提供一種有源式光纖光柵法布里—珀羅干涉儀管道流量計(jì)，涉及測(cè)量技術(shù)。圓形直管的同一個(gè)橫截面設(shè)有一組安裝孔，安裝孔貫通圓形直管相對(duì)應(yīng)的表面，安裝孔的中軸線相互平行，圓形直管相對(duì)應(yīng)的表面的一對(duì)安裝孔穿過(guò)光纖，在圓形直管內(nèi)腔的光纖串接光纖光柵法布里—珀羅干涉結(jié)構(gòu)，光纖連接有泵浦激光器。

上述兩個(gè)發(fā)明提供的光纖流量流速傳感器僅用于管道內(nèi)監(jiān)測(cè)，光纖無(wú)具體保護(hù)措施，易折易斷影響使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)，能夠有效改善上述問(wèn)題。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種流速傳感器探頭，其包括流速測(cè)量段光纖、測(cè)量光纖套管、溫度補(bǔ)償段光纖、補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)和絕熱連接結(jié)構(gòu)，所述測(cè)量光纖套管套設(shè)于所述流速測(cè)量段光纖外側(cè)，所述溫度補(bǔ)償段光纖封裝于所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，所述測(cè)量光纖套管和所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)分別與所述絕熱連接結(jié)構(gòu)固定連接，所述溫度補(bǔ)償段光纖穿過(guò)所述絕熱連接結(jié)構(gòu)和所述流速測(cè)量段光纖耦合，所述絕熱連接結(jié)構(gòu)由絕熱材料制成。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述流速測(cè)量段光纖為刻有測(cè)量光柵的摻雜光纖，所述溫度補(bǔ)償段光纖為刻有補(bǔ)償光柵的單模光纖。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管遠(yuǎn)離所述絕熱連接結(jié)構(gòu)的一端封閉、靠近所述絕熱連接結(jié)構(gòu)的一端開(kāi)口，所述測(cè)量光纖套管開(kāi)口的一端設(shè)置有卡片結(jié)構(gòu)，所述測(cè)量光纖套管通過(guò)所述卡片結(jié)構(gòu)與所述絕熱連接結(jié)構(gòu)固定連接。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述絕熱連接結(jié)構(gòu)包括套管底座和連接件，所述套管底座和所述連接件固定連接，所述套管底座上設(shè)置有卡槽結(jié)構(gòu)，所述測(cè)量光纖套管和所述套管底座卡接，所述連接件上設(shè)置有卡扣，所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)上設(shè)置有卡扣槽，所述連接件和所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)卡接，所述套管底座和所述連接件均設(shè)置有同軸孔，所述溫度補(bǔ)償段光纖依次經(jīng)過(guò)所述同軸孔和所述測(cè)量光纖套管的一端開(kāi)口與所述流速測(cè)量段光纖耦合。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述套管底座和所述連接件螺紋連接，所述連接件將所述測(cè)量光纖套管的所述卡片結(jié)構(gòu)抵壓在所述套管底座的所述卡槽結(jié)構(gòu)內(nèi)。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管和所述流速測(cè)量段光纖之間填充有硅脂，所述測(cè)量光纖套管的一端開(kāi)口通過(guò)耐高溫膠密封，所述耐高溫膠還用于將所述流速測(cè)量段光纖和所述測(cè)量光纖套管的相對(duì)位置固定。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述溫度補(bǔ)償段光纖自由安裝于所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，所述溫度補(bǔ)償段光纖和所述流速測(cè)量段光纖耦合的一端固定，所述溫度補(bǔ)償段光纖遠(yuǎn)離所述流速測(cè)量段光纖的一端處于松弛狀態(tài)。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管由高導(dǎo)熱材料制成，所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)由高導(dǎo)熱材料制成。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，所述絕熱連接結(jié)構(gòu)由玻璃纖維增強(qiáng)型pps制作而成。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種流速測(cè)量系統(tǒng)，其包括如上所述的流速傳感器探頭和激光器，所述激光器和所述流速傳感器探頭中的溫度補(bǔ)償段光纖耦合。

本發(fā)明實(shí)施例提供的流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)將測(cè)量光纖套管套設(shè)在流速測(cè)量段光纖外側(cè)，以及將溫度補(bǔ)償段光纖設(shè)置在補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，使得流速測(cè)量段光纖和溫度補(bǔ)償段光纖均得到了保護(hù)；另外，通過(guò)在測(cè)量光纖套管和補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)之間設(shè)置絕熱連接結(jié)構(gòu)，使測(cè)量段光纖附近的溫度場(chǎng)和補(bǔ)償段光纖附近的溫度場(chǎng)通過(guò)絕熱材料分離，而不會(huì)發(fā)生相互干擾。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相對(duì)于裸露的光纖具有更加良好的機(jī)械性能，且測(cè)量段和補(bǔ)償段的溫度場(chǎng)相互分離，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高；同時(shí)，該傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立而不依賴(lài)于固定的使用場(chǎng)合，體積小、方便安裝，可靈活適用于眾多流速監(jiān)測(cè)場(chǎng)所。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的流速傳感器探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的測(cè)量光纖套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中a位置的放大圖；

圖4為圖1中b位置的放大圖；

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的套管底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的流速測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-測(cè)量光纖套管；120-流速測(cè)量段光纖；140-硅脂；200-套管底座；220-卡片結(jié)構(gòu)；240-卡槽結(jié)構(gòu)；300-連接件；320-卡扣；400-補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)；420-溫度補(bǔ)償段光纖；440-卡扣槽；500-光纜連接頭；520-光纜；600-激光器；1000-流速傳感器探頭；2000-流速測(cè)量系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，“輸入”、“輸出”、“反饋”、“形成”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)理解為是描述一種光學(xué)、電學(xué)變化或光學(xué)、電學(xué)處理。如“形成”僅僅是指光信號(hào)或電信號(hào)通過(guò)該元件、儀器或裝置之后發(fā)生了光學(xué)上或電學(xué)上的變化，使得所述光信號(hào)或所述電信號(hào)受到處理，進(jìn)而獲得實(shí)施技術(shù)方案或解決技術(shù)問(wèn)題所需要的信號(hào)。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例附圖中，為了更好、更清楚的描述流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)中各元件的工作原理，表現(xiàn)所述裝置中各部分的連接關(guān)系，只是明顯區(qū)分了各元件之間的相對(duì)位置關(guān)系，并不能構(gòu)成對(duì)元件或結(jié)構(gòu)內(nèi)的光路方向、連接順序及各部分結(jié)構(gòu)大小、尺寸、形狀的限定。

第一實(shí)施例

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供了一種流速傳感器探頭1000，其包括流速測(cè)量段光纖120、測(cè)量光纖套管100、溫度補(bǔ)償段光纖420、補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400和絕熱連接結(jié)構(gòu)。所述測(cè)量光纖套管100套設(shè)于所述流速測(cè)量段光纖120外側(cè)，所述溫度補(bǔ)償段光纖420封裝于所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400內(nèi)側(cè)，所述測(cè)量光纖套管100和所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400分別與所述絕熱連接結(jié)構(gòu)固定連接，所述溫度補(bǔ)償段光纖420穿過(guò)所述絕熱連接結(jié)構(gòu)和所述流速測(cè)量段光纖120耦合。本實(shí)施例中，所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400遠(yuǎn)離測(cè)量光纖套管100的一側(cè)開(kāi)口連接有光纜連接頭500，所述溫度補(bǔ)償段光纖420遠(yuǎn)離流速測(cè)量段光纖120的一端尾纖由光纜520引出。

本實(shí)施例中，所述絕熱連接結(jié)構(gòu)包括套管底座200和連接件300，所述套管底座200和所述連接件300固定連接，所述測(cè)量光纖套管100和所述套管底座200固定連接，所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400和所述連接件300固定連接。所述套管底座200和所述連接件300均由絕熱材料制成。

本實(shí)施例中，所述流速測(cè)量段光纖120為刻有測(cè)量光柵的摻雜光纖，所述溫度補(bǔ)償段光纖420為刻有補(bǔ)償光柵的單模光纖，所述摻雜光纖和所述單模光纖熔接?？梢岳斫獾氖牵鰷y(cè)量光柵和所述補(bǔ)償光柵均為刻在光纖結(jié)構(gòu)中的布拉格光柵，所述測(cè)量光柵設(shè)置于流速測(cè)量段光纖120的中間位置，所述補(bǔ)償光柵設(shè)置于溫度補(bǔ)償段光纖420的中間位置。所述流速測(cè)量段光纖120用于對(duì)測(cè)量光纖套管100加熱形成特定溫度場(chǎng)并測(cè)量該溫度場(chǎng)的溫度，所述溫度補(bǔ)償段光纖420則用于感知測(cè)量環(huán)境下正常溫度場(chǎng)的溫度。

本實(shí)施例中，所述套管底座200和所述連接件300的中心軸線位置處均設(shè)置有同軸孔作為光纖通道，所述溫度補(bǔ)償段光纖420依次經(jīng)過(guò)所述同軸孔和所述測(cè)量光纖套管100的一端開(kāi)口與所述流速測(cè)量段光纖120耦合?？梢岳斫獾氖?，所述同軸孔也可以設(shè)置在與所述套管底座200和所述連接件300的中心軸線平行的任一軸線的位置上，當(dāng)設(shè)置于中心軸線時(shí)，兩側(cè)光纖附近為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，形成的溫度場(chǎng)最均勻，測(cè)量效果最好。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管100遠(yuǎn)離所述絕熱連接結(jié)構(gòu)的一端封閉，用于保護(hù)流速測(cè)量段光纖120不受流體環(huán)境的機(jī)械影響；其靠近所述絕熱連接結(jié)構(gòu)的一端開(kāi)口，為使流速測(cè)量段光纖120和溫度補(bǔ)償段光纖420能夠通過(guò)光纖在傳感器探頭的內(nèi)部直接耦合提供了可能。其中，測(cè)量光纖套管100開(kāi)口的一端設(shè)置有卡片結(jié)構(gòu)220，所述測(cè)量光纖套管100通過(guò)所述卡片結(jié)構(gòu)220與所述絕熱連接結(jié)構(gòu)固定連接。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管100可以采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的純銅制作，在測(cè)量光纖套管100和流速測(cè)量段光纖120之間的空間中填充有導(dǎo)熱性良好的硅脂140。采用高導(dǎo)熱材料制作的測(cè)量光纖套管100可以使流速測(cè)量段光纖120對(duì)溫度的測(cè)量更準(zhǔn)確，而填充硅脂140則能夠使流速測(cè)量段光纖120受熱均勻形成穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，從而在提升導(dǎo)熱效果的同時(shí)避免啁啾現(xiàn)象。

請(qǐng)參照?qǐng)D4和圖5，本實(shí)施例中，所述套管底座200上設(shè)置有卡槽結(jié)構(gòu)240，所述測(cè)量光纖套管100通過(guò)設(shè)置在一端開(kāi)口處的卡片結(jié)構(gòu)220和所述套管底座200上的卡槽結(jié)構(gòu)240配合卡接。其中，所述連接件300的同軸孔內(nèi)徑大于測(cè)量光纖套管100的內(nèi)徑，而小于套管底座200上卡槽結(jié)構(gòu)240的內(nèi)徑，此時(shí)，連接件300的頂面剛好將測(cè)量光纖套管100的卡片結(jié)構(gòu)220抵壓在套管底座200的卡槽結(jié)構(gòu)240內(nèi)，且連接件300的頂面與套管底座200的內(nèi)側(cè)頂壁緊密配合，使得測(cè)量光纖套管100、套管底座200和連接件300三者組成的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定可靠。

本實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管100的一端開(kāi)口通過(guò)耐高溫膠密封，以阻止硅脂140從測(cè)量光纖套管100的開(kāi)口處流出并進(jìn)入連接件300的同軸孔內(nèi)，起到隔絕測(cè)量光纖套管100與連接件300之間的導(dǎo)熱，從而進(jìn)一步分離測(cè)量段溫度場(chǎng)和補(bǔ)償段溫度場(chǎng)的作用。所述耐高溫膠還用于將所述流速測(cè)量段光纖120和所述測(cè)量光纖套管100的相對(duì)位置固定，以使流速測(cè)量段光纖120附近的溫度場(chǎng)保持穩(wěn)定。

請(qǐng)參照?qǐng)D5和圖6，本實(shí)施例中，所述套管底座200的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述連接件300的上端凸出部分的外側(cè)壁設(shè)置有外螺紋，以使所述套管底座200和所述連接件300螺紋連接?？梢岳斫獾氖牵M裝時(shí)先將測(cè)量光纖套管100從套管底座200的內(nèi)側(cè)通過(guò)套管底座200頂部的同軸孔伸出，并將卡片結(jié)構(gòu)220卡入卡槽結(jié)構(gòu)240內(nèi)，再將連接件300從套管底座200的底部向上旋轉(zhuǎn)進(jìn)行螺紋連接，直到連接件300的頂面與套管底座200的內(nèi)側(cè)頂壁配合，并將卡片結(jié)構(gòu)220牢牢固定在卡槽結(jié)構(gòu)240內(nèi)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖6和圖7，本實(shí)施例中，所述連接件300上設(shè)置有卡扣320，所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400上設(shè)置有和所述卡扣320形狀對(duì)應(yīng)的卡扣槽440，所述卡扣320卡入所述卡扣槽440內(nèi)，以使所述連接件300和所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400卡接。所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400采用機(jī)械性能好、導(dǎo)熱系數(shù)良好的鋁合金材料制成，其遠(yuǎn)離所述連接件300的一端設(shè)置有光纜連接頭500螺紋孔，且在整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有臺(tái)階孔。

本實(shí)施例中，所述溫度補(bǔ)償段光纖420自由安裝于所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400內(nèi)側(cè)，所述溫度補(bǔ)償段光纖420和所述流速測(cè)量段光纖120耦合的一端固定，所述溫度補(bǔ)償段光纖420遠(yuǎn)離所述流速測(cè)量段光纖120的一端處于松弛狀態(tài)。可以理解的是，所述溫度補(bǔ)償段光纖420通過(guò)和固定在測(cè)量光纖套管100中的流速測(cè)量段光纖120熔接使其一端固定，而其相對(duì)的另一端為自由端，懸空在所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400中，這樣溫度補(bǔ)償段光纖420不受到封裝結(jié)構(gòu)直接外力的影響，可以避免應(yīng)變干擾。

本實(shí)施例中，優(yōu)選的，所述測(cè)量光纖套管100的內(nèi)徑為0.3mm，壁厚為0.1mm，長(zhǎng)度為8mm；卡片結(jié)構(gòu)220和卡槽結(jié)構(gòu)240的直徑為0.6mm，厚度為0.2mm；所述套管底座200和連接件300的外徑相同均為10mm，其上開(kāi)設(shè)的同軸孔直徑為0.5mm，內(nèi)外螺紋結(jié)構(gòu)的直徑同為6mm；所述補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400的外徑為10mm；所采用摻雜光纖和單模光纖的直徑均為0.25mm，其中，摻雜光纖的長(zhǎng)度為8mm，摻雜光纖上刻寫(xiě)的測(cè)量光柵和單模光纖上的補(bǔ)償光柵間距20mm。

本實(shí)施例中，優(yōu)選的，使用的摻雜光纖為高濃度摻鈷光纖。可以理解的是，對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的泵浦光源，還可以使用摻有不同稀土元素的摻雜光纖。

本實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管100還可以替換為其他的高導(dǎo)熱材料，例如銀、鋁等金屬或合金。

本實(shí)施例中，所述測(cè)量光纖套管100、套管底座200、連接件300和補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400之間的各個(gè)固定連接方式可以是多樣的，只要能夠?qū)崿F(xiàn)固定連接即可。

本實(shí)施例中，優(yōu)選的，所述套管底座200是由絕熱材料-玻璃纖維增強(qiáng)型pps(聚苯硫醚)制作而成，可減少熱量通過(guò)熱傳輸?shù)姆绞綋p失。同樣的，連接件300也可由玻璃纖維增強(qiáng)型pps制成，將測(cè)量光纖套管100和補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400進(jìn)行分離，可避免補(bǔ)償光柵受摻雜光纖釋放的熱量影響?？梢岳斫獾氖?，套管底座200和連接件300還可以替換成其他機(jī)械性能好的絕熱材料。

本實(shí)施例提供的流速傳感器探頭1000采用了高導(dǎo)熱材料制成的測(cè)量光纖套管100和補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)400來(lái)保護(hù)流速測(cè)量段光纖120和溫度補(bǔ)償段光纖420，相比于裸露的光纖具有更加優(yōu)異的機(jī)械性能，并通過(guò)填充硅脂140的方式能夠形成穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，使傳感器對(duì)溫度的響應(yīng)更為精確；通過(guò)將測(cè)量光柵和補(bǔ)償光柵通過(guò)絕熱材料分離，使加熱溫度場(chǎng)和環(huán)境溫度場(chǎng)之間不發(fā)生相互干擾，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度；同時(shí)，該傳感器探頭的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，體積小而精簡(jiǎn)，方便安裝和使用，能夠適用于眾多的流速監(jiān)測(cè)場(chǎng)所。

第二實(shí)施例

請(qǐng)參照?qǐng)D8，本實(shí)施例提供了一種流速測(cè)量系統(tǒng)2000，其包括上述第一實(shí)施例中所述的流速傳感器探頭1000和激光器600，所述激光器600和所述流速傳感器探頭1000中的溫度補(bǔ)償段光纖420耦合。本實(shí)施例中，所述激光器600通過(guò)光纜連接頭500與流速傳感器探頭1000連接，并經(jīng)溫度補(bǔ)償段光纖420的尾纖輸入泵浦光。

具體的工作原理是，由激光器600發(fā)出的特定波長(zhǎng)的泵浦光經(jīng)溫度補(bǔ)償段光纖420(單模光纖)進(jìn)入流速測(cè)量段光纖120(摻雜光纖)，由于摻雜光纖吸收了激光能量會(huì)輻射出熱量，對(duì)測(cè)量光纖套管100開(kāi)始加熱形成特定的溫度場(chǎng)。另一方面，摻雜光纖在特定波長(zhǎng)的泵浦光作用下發(fā)生放大的自發(fā)輻射輸出寬帶光信號(hào)，起到寬帶光源的作用，該寬帶光信號(hào)在遇到測(cè)量光柵時(shí)會(huì)形成特定的反射譜，通過(guò)波長(zhǎng)解調(diào)可以檢測(cè)出流速測(cè)量段光纖120對(duì)應(yīng)的溫度場(chǎng)。同樣的，該寬帶光信號(hào)由光纖內(nèi)部返回到補(bǔ)償光柵的位置時(shí)，也會(huì)形成相似的反映環(huán)境溫度的反射譜，即通波長(zhǎng)解調(diào)可以檢測(cè)出溫度補(bǔ)償段光纖420對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度場(chǎng)。因此，當(dāng)流速傳感器探頭1000置于流體中時(shí)，利用波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)可以實(shí)時(shí)測(cè)量出兩段光纖的溫度，顯然，流體流速越大，帶走的熱量就越大，光柵附近的溫度就越低，溫度與流體流速成負(fù)線性關(guān)系，從而可以進(jìn)一步計(jì)算出流體的流量。

可以理解的是，由于絕熱連接結(jié)構(gòu)的存在，補(bǔ)償光柵并不受摻雜光纖釋放熱量的影響，從而提供了當(dāng)前環(huán)境溫度的準(zhǔn)確測(cè)量。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)將測(cè)量光纖套管套設(shè)在流速測(cè)量段光纖外側(cè)，以及將溫度補(bǔ)償段光纖設(shè)置在補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，使得流速測(cè)量段光纖和溫度補(bǔ)償段光纖均得到了保護(hù)；另外，通過(guò)在測(cè)量光纖套管和補(bǔ)償光纖封裝結(jié)構(gòu)之間設(shè)置絕熱連接結(jié)構(gòu)，使測(cè)量段光纖附近的溫度場(chǎng)和補(bǔ)償段光纖附近的溫度場(chǎng)通過(guò)絕熱材料分離，而不會(huì)發(fā)生相互干擾。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的流速傳感器探頭及流速測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相對(duì)于裸露的光纖具有更加良好的機(jī)械性能，且測(cè)量段和補(bǔ)償段的溫度場(chǎng)相互分離，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高；同時(shí)，該傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立而不依賴(lài)于固定的使用場(chǎng)合，體積小、方便安裝，可靈活適用于眾多流速監(jiān)測(cè)場(chǎng)所。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。