專利名稱:小口徑光纖渦輪流量計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型屬于流量測(cè)量?jī)x表，是一種小口徑光纖渦輪流量計(jì)。
與本實(shí)用新型可以對(duì)比的現(xiàn)有技術(shù)是日本航空宇宙技術(shù)研究所于1985年7月在《計(jì)裝》刊物上發(fā)表的光纖渦輪流量計(jì)〔計(jì)裝1985V01.28.N02〕，其口徑為φ＝15.8mm(5／8in)，光纖傳感器結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)光光纖束和受光光纖束，混合于一起組成，由光－－電轉(zhuǎn)換器檢測(cè)其反射光的變化率以求得其流量。但該光纖渦輪流量計(jì)之不足之處在于背景光干擾較大，信噪比較低(在10db以下)，而且當(dāng)流速降低時(shí)其測(cè)量信噪比也隨之降低，影響測(cè)量精度的提高。另外，它采用的光源功率過大，價(jià)格昂貴，成本較高。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種高精度的小口徑光纖渦輪流量計(jì)，以解決在小口徑流量測(cè)量過程中提高測(cè)量精度，滿足現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)測(cè)量的需要。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案是將光纖傳感器中的導(dǎo)光光纖束和受光光纖束設(shè)計(jì)成同軸型結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)光光纖束和受光光纖束在同軸的尾部呈Y型分出后分別與導(dǎo)光光纖束光源和光敏元件相連。導(dǎo)光光纖束光源采用半導(dǎo)體二極管2GLB，減少了功率，降低了成本。光敏元件采用半導(dǎo)體光敏三極管3DU2C，作為高靈敏度檢測(cè)器。在信號(hào)放大器內(nèi)裝有一個(gè)鋰電池SR1130W作為輔助電源，提高其穩(wěn)定性和可靠性。將光敏元件3DU2C一端與輔助電源SR1130W連接，另一端與信號(hào)放器F007相連。在渦輪軸芯表面進(jìn)行涂黑處理，減少在測(cè)量過程中背景反射光的干擾，提高其信噪比。
附圖1是小口徑光纖渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是同軸型光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是弱光信號(hào)放大器電氣方框原理圖。
本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)合附圖描述，如附圖2所示將光纖傳感器內(nèi)的導(dǎo)光光纖束〔4〕外套一根不銹鋼套管〔16〕，在不銹鋼套管〔16〕外包一層受光光纖束〔3〕，再在受光光纖束〔3〕外圈套一根不銹鋼保護(hù)套管〔14〕，組成同軸型光纖傳感器〔6〕。如附圖1所示導(dǎo)光光纖束〔4〕與受光光纖束〔3〕在同軸的尾部〔5〕呈Y型分出后分別與導(dǎo)光光源〔2〕和光敏元件〔1〕連接。如附圖3所示導(dǎo)光光源〔2〕采用2GLB半導(dǎo)體二極管D1，減少了光源功率，降低了成本。光敏元件采用3DU2C半導(dǎo)體光敏三極管作為高靈敏度檢測(cè)器。光敏元件的一端與F007信號(hào)放大器BD1相連，另一端與輔助電源SR1130W連接。如附圖1所示將同軸型光纖傳感器〔6〕插入渦輪殼體〔13〕，使同軸型光纖傳感器的下部端面〔8〕與渦輪殼體〔13〕的內(nèi)孔表面對(duì)齊并與渦輪葉片〔9〕的端面反射體垂直對(duì)準(zhǔn)，用壓緊螺栓〔7〕通過壓板〔12〕將同軸型光纖傳感器〔6〕固定在殼體〔13〕上。
當(dāng)流體通過渦輪時(shí)，推動(dòng)渦輪葉片〔9〕旋轉(zhuǎn)，來自導(dǎo)光光纖束光源〔2〕的入射光線，在旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片〔9〕端面反射出的微弱的散射光脈沖信號(hào)由受光光纖束〔3〕傳遞給光敏元件〔1〕進(jìn)行光－－電轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，將該電信號(hào)輸入到一個(gè)內(nèi)接一個(gè)鋰電池SR1130W為輔助電源的弱光信號(hào)放大器〔11〕進(jìn)行放大處理，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到渦輪轉(zhuǎn)速，從而獲得流體的流量。由于將渦輪軸芯〔10〕表面經(jīng)過涂黑處理，減少了反射光的干擾，提高了信噪比和測(cè)量精度。
將本實(shí)用新型按裝在φ＝4mm和φ＝10mm的小口徑流量管道內(nèi)測(cè)量水流量，在單機(jī)不更替的情況下經(jīng)過20次的試驗(yàn)測(cè)試，無(wú)一次失效，其測(cè)試數(shù)據(jù)的均值列表如下
從上述表中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本實(shí)用新型的工作性能穩(wěn)定可靠，測(cè)量過程中的信噪比大于20db，檢測(cè)范圍可達(dá)45～1700赫芝／每秒，分辨率高，并在流速極其緩慢的情況下，仍能測(cè)出其流量，保持大于20db的信噪比。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在測(cè)量過程中減少了背景光的干擾，信噪比得到了改善，可在現(xiàn)有技術(shù)上提高5db～10db的信噪比。與內(nèi)磁式渦輪流量計(jì)比較，量程可提高2～4倍。檢測(cè)范圍擴(kuò)大，可達(dá)45～1700赫芝／每秒。減少了光源功率，降低了成本。工作性能穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求
1.一種由光纖傳感器、渦輪、弱光信號(hào)變送器組成的小口徑渦輪流量計(jì)，其特征在于a.光纖傳感器結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)光光纖束和受光光纖束為同軸分布型，在導(dǎo)光光纖束外套一根不銹鋼套管，在不銹鋼套管外圈包一層受光光纖束，再在該受光光纖束外圈套一根不銹鋼保護(hù)套管。b.渦輪軸芯表面涂黑c.弱信號(hào)變送器內(nèi)裝有一個(gè)鋰電池輔助電源，光敏元件3DU2C一端與輔助電源相連，另一端與弱信號(hào)放大器輸入端相連。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種高精度的小口徑光纖渦輪流量計(jì)，渦輪軸芯表面采用涂黑工藝，渦輪殼體中部裝入同軸型光纖傳感器，以及在信號(hào)變送器內(nèi)裝入一個(gè)輔助電源(信號(hào))放大器等，在檢測(cè)過程中減少了背景光干擾，提高了弱信號(hào)處理質(zhì)量，改善并提高了信噪比，增加了信號(hào)的穩(wěn)定性。在測(cè)量小流量時(shí)，信噪比可改善5～10db，當(dāng)頻率越低時(shí)，信噪比改善越高，其測(cè)量范圍可達(dá)45Hz～1700Hz/Sec，可應(yīng)用于石油、化工、電廠等領(lǐng)域內(nèi)的氣體、液體流量計(jì)量。
文檔編號(hào)G01F1/05GK87201119SQ87201119
公開日1988年1月6日 申請(qǐng)日期1987年3月10日
發(fā)明者范德林, 鮑友良 申請(qǐng)人:機(jī)械部上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan