專利名稱：用于流體和/或氣體速度測量的光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于流體/氣體速度測量的光纖傳感器，所述光纖傳感器能 夠應(yīng)用于流體/氣體流動測量系統(tǒng)，并且可以用于水或天然氣消耗監(jiān)測，尤 其是用于意欲供管道和油/氣井中的流體/氣體流動監(jiān)測使用的測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖傳感器已知用作以沿光纖設(shè)置的網(wǎng)格為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換器(光波導(dǎo)
管)(US 6271766， G 01 D 5/353, 07.08. 2001)。
在已知的裝置中，以光纖柵格形式的每一光纖學(xué)轉(zhuǎn)換器取決于它的空 間周期而反射不同的波長。來自光發(fā)射體的寬帶光信號沿光纖傳播，并且 每一轉(zhuǎn)換器反射處于某一波長帶的部分此信號。反射的波進(jìn)入到諧波分析 器中。具體地，纖維間的布拉格網(wǎng)格(inter-fiberBragg，slattices)被用作光纖 轉(zhuǎn)換器。
已知的工程解決辦法意欲用于監(jiān)測油或氣井環(huán)境中的各種電-物理參 數(shù)，g卩，介質(zhì)壓力和溫度、介質(zhì)流動振動。
此裝置的缺點(diǎn)在于，用于此裝置的光纖傳感器不能對氣體/流體流動速 度的變化進(jìn)行監(jiān)測。
一種包括至少一個(gè)布拉格纖維網(wǎng)格的光纖氣體/流體流動速率測量傳 感器按照其工程實(shí)質(zhì)而成為與所要求保護(hù)的本發(fā)明最接近的發(fā)明(US 20050145039, G 01 F 1/00, 07.07.2005)。該已知的工程解決辦法的特征在于 一種用于流體/氣體流率測量的光纖傳感器，并且該解決辦法包括含布拉格 纖維網(wǎng)格的光纖(纖維光波導(dǎo)管)。
該己知光纖的缺點(diǎn)在于對控制參數(shù)中的輕微變化的靈敏性。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明旨在開發(fā)和生產(chǎn)一種性能數(shù)據(jù)改進(jìn)的光纖氣體/流體流率測量 傳感器。
從工程的觀點(diǎn)，此任務(wù)的解決將使得傳感器靈敏性增加。
本工程結(jié)果是通過提供用于光纖氣體/流體流率測量傳感器的布拉格 纖維網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)的，所述光纖氣體/流體流率測量傳感器包含至少一個(gè)布拉格 纖維網(wǎng)格，以及機(jī)械應(yīng)力集中器，所述的機(jī)械應(yīng)加力在光纖內(nèi)在光纖與氣 體/流體流相互作用期間產(chǎn)生。
本發(fā)明的區(qū)別性特征在于，布拉格纖維網(wǎng)格備有機(jī)械應(yīng)力集中器，所 述的機(jī)械應(yīng)力在光纖內(nèi)在光纖與氣體/流體流相互作用期間產(chǎn)生。結(jié)果，在 氣體/流體流率輕微改變時(shí)，光纖中的機(jī)械應(yīng)力以及因而布拉格纖維網(wǎng)格中 的機(jī)械應(yīng)力顯著增加，因而導(dǎo)致反射波的頻率改變。
有利的是，機(jī)械應(yīng)力集中器以其橫截面尺寸大于光纖直徑的元件形式 制備，所述機(jī)械應(yīng)力集中器被放置在布拉格網(wǎng)格附近。
有利的是，機(jī)械應(yīng)力集中器應(yīng)當(dāng)具有空氣動力學(xué)形狀，例如球體或橢 圓體。
有利的是，將布拉格網(wǎng)格放置在可以以空心圓筒體或管的形式的保護(hù)
殼體(protective enclosure)中。
優(yōu)選地，光纖應(yīng)當(dāng)備有由金屬、碳、陶瓷、塑料或聚酰胺制成的保護(hù) 殼體。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的光纖氣體/流體流率測量傳感器布置；和 圖2顯示用于光纖(光波導(dǎo)管)和布拉格網(wǎng)格在殼體中的固定的選擇。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的光纖氣體/流體流率測量傳感器包括光纖(光波導(dǎo)管)(l);
至少一個(gè)布拉格纖維網(wǎng)格(2);以及空氣動力學(xué)形狀的機(jī)械應(yīng)力集中器(3)。 按照圖2，光纖氣體/流體流率測量傳感器備有保護(hù)殼體(4)。 其中具有至少一個(gè)布拉格纖維網(wǎng)格(2)的光纖是該傳感器的基礎(chǔ)。布拉
格纖維網(wǎng)格(2)是沿光纖(l)分布并且受氣體/流體流影響的敏感元件；結(jié)果，
4產(chǎn)生在光纖(1)和布拉格纖維網(wǎng)格(2)中的機(jī)械應(yīng)力。在穩(wěn)定狀態(tài)下，即在受 控的氣體/流體的恒定流率下，布拉格纖維網(wǎng)格(2)的周期是穩(wěn)定的。布拉 格纖維網(wǎng)格(2)中的機(jī)械應(yīng)力由在流動的流體/氣體和位于流中的光纖(l)之 間出現(xiàn)的摩擦力產(chǎn)生。光纖(1)備有安裝在布拉格纖維網(wǎng)格(2)附近的機(jī)械應(yīng)
力集中器。氣體/流體流率一旦改變，布拉格纖維網(wǎng)格(2)的空間周期就也
改變，這反過來改變了反射波的頻率。機(jī)械應(yīng)力集中器的安裝引起了布拉 格纖維網(wǎng)格的空間周期的更顯著變化。從布拉格纖維網(wǎng)格反射的信號進(jìn)入 到接收器例如諧波分析器中。
按照所建議的發(fā)明，該傳感器可以是電纜或測井系統(tǒng)的一部分，其可 以安裝在永久基礎(chǔ)上的管道中或在測量正在進(jìn)行時(shí)的管道中。
按照所建議的發(fā)明，該傳感器可以通過在應(yīng)用己知技術(shù)的情況下使用 任意已知方法制造，并且不需要特殊的設(shè)備或成套裝備。
權(quán)利要求
1. 一種光纖氣體/流體流率測量傳感器，其包括含有至少一個(gè)布拉格纖維網(wǎng)格的光纖，其中所述布拉格纖維網(wǎng)格備有機(jī)械應(yīng)力集中器，所述的機(jī)械應(yīng)力在光纖與氣體/流體流相互作用期間在光纖內(nèi)產(chǎn)生。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述機(jī)械應(yīng)力集中器以其橫截 面尺寸大于光纖直徑的元件形式制成，并且被放置在布拉格網(wǎng)格附近。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述機(jī)械應(yīng)力集中器具有空氣 動力學(xué)形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中所述機(jī)械應(yīng)力集中器具有球體 或橢圓體-樣形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中布拉格纖維網(wǎng)格被放置到保護(hù) 殼體中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中所述保護(hù)殼體被制成空心圓筒 體或管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中光纖安置有保護(hù)涂層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述保護(hù)涂層由金屬制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述保護(hù)涂層由碳制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述保護(hù)涂層由陶瓷制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述保護(hù)涂層由塑料制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述保護(hù)涂層由聚酰胺制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖流體/氣體流率測量傳感器，并且用于氣體/流體流動測量系統(tǒng)，以及可以用于水或天然氣消耗監(jiān)測，尤其是用于意欲供管道和油/氣井中的流體/氣體流動監(jiān)測使用的測量系統(tǒng)。所述傳感器包括含有至少一個(gè)布拉格纖維網(wǎng)格的光纖，其中所述布拉格纖維網(wǎng)格備有至少一個(gè)機(jī)械應(yīng)力集中器，所述的機(jī)械應(yīng)力在光纖內(nèi)在光纖與氣體/流體流相互作用期間產(chǎn)生。結(jié)果，所述傳感器靈敏性增加。
文檔編號G02B1/10GK101509790SQ200810009949
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者伊萬·尼科林, 吾拉蒂米爾·捷爾特奇伊, 揚(yáng)·庫恩·德希澤勒 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司