專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光纖兩相流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流量測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖兩相流量計(jì)，適用于測(cè)量?jī)上嗔黧w的流量。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的很多領(lǐng)域，都需要對(duì)流體的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前，常用的流量計(jì)有靶式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)等等。這些流量計(jì)大多是通過(guò)電傳感器測(cè)得力、轉(zhuǎn)速、或振動(dòng)信號(hào)輸入分析設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，最后得出流量數(shù)值。但是，電子類(lèi)傳感器存在密封性差、易漏電、易腐蝕、受電磁干擾等問(wèn)題。光纖傳感器采用光纖進(jìn)行傳感和傳輸，不存在上述問(wèn)題，因此近年得到了越來(lái)越多的重視。但是目前的光纖流量計(jì)仍存在較多問(wèn)題。李川等人提出了一種靶式光纖光柵液體流量計(jì)(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)200910094845.0)，該流量計(jì)采用阻流靶、連桿、懸臂等一系列傳遞機(jī)構(gòu)將流體引起的在阻流靶上的壓力傳遞給光纖光柵，通過(guò)光柵光譜的變化測(cè)得流量。該設(shè)計(jì)的不足在于:1)阻流靶影響了原有管道內(nèi)的流場(chǎng)和流量；2)需要增加軸封片、設(shè)置長(zhǎng)條孔等，工藝和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是需要對(duì)連桿這一可動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行密封，可靠性低。張強(qiáng)等人同樣提出了“帶溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵液體流量傳感器”(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)200910229030.9)，該傳感器中采用“彈性舌”感受流體引起的壓力，其不足在于:1)彈性舌本身同樣會(huì)影響原有管道中的流量和流場(chǎng)特性；2)光纖光柵的方向與流體方向不平行，流體流動(dòng)會(huì)對(duì)光纖光柵產(chǎn)生附加應(yīng)力，從而影響測(cè)量精度。上面的兩種流量計(jì)都是單相流的流量計(jì)。在多相流方面，專(zhuān)利申請(qǐng)201110238251.X公開(kāi)了一種用于井下管道的多相流量計(jì)，其原理是將兩組光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器安裝在油井管道的出口處，分別測(cè)量原油的光反射率和光透射率，經(jīng)過(guò)處理可以推算出油氣水三相混合液體單位時(shí)間內(nèi)各相所占的比例，再利用相位調(diào)制型光纖傳感器測(cè)量混合液體單位時(shí)間內(nèi)的平均流量，根據(jù)比例關(guān)系計(jì)算出每一個(gè)單相單位時(shí)間內(nèi)的流量。這種方案的缺點(diǎn)在于當(dāng)流體中混有泥沙等雜質(zhì)時(shí)，將嚴(yán)重影響原油的光反射率和光透射率，從而導(dǎo)致流量測(cè)量不準(zhǔn)確甚至流量計(jì)失效。因此，如何使流量計(jì)盡量小地影響原管道的流量和流場(chǎng)，保證流量計(jì)在含有泥沙的情況下仍能正常工作，成為光纖流量計(jì)目前亟需解決的問(wèn)題。本實(shí)用新型提出一種光纖兩相流量計(jì)，用于兩相流體流量的監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)解決現(xiàn)有光纖流量計(jì)無(wú)法在含有泥沙的情況下無(wú)法工作的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種光纖兩相流量計(jì)，以解決現(xiàn)有光纖流量計(jì)無(wú)法在含有泥沙的情況下無(wú)法工作的問(wèn)題。[0011](二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種光纖兩相流量計(jì)，該光纖兩相流量計(jì)包括:安裝于被測(cè)管道的外殼10 ;安裝于外殼10內(nèi)部的固定梁50 ;安裝于固定梁50用以測(cè)量流量的光纖激光器30 ；以及安裝于外殼10外部用以測(cè)試光纖激光器30的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)設(shè)備40。上述方案中，所述光纖光纖激光器30的一端懸浮于流體中，另一端通過(guò)光纖固定于固定梁50的中心孔51。上述方案中，所述光纖光纖激光器30固定于固定梁50的一端穿過(guò)固定梁50的中心孔51及外殼10上的引出孔11連接于解調(diào)設(shè)備40。上述方案中，所述引出孔11開(kāi)在外殼10上，用以引出光纖激光器30的尾纖與解調(diào)設(shè)備40連接。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型提供的這種光纖兩相流量計(jì)，采用一根光纖激光器沿著流體方向布置的方式，最大限度地減小了對(duì)原管道的流量和流場(chǎng)的影響。2、本實(shí)用新型提供的這種光纖兩相流量計(jì)，通過(guò)在固定梁50背向流體方向的一側(cè)安裝光纖激光器的方法，使光纖激光器平行于流體流向，減小了流體對(duì)光纖的附加作用。3、本實(shí)用新型提供的這種光纖兩相流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量光纖激光器的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量流量，保證了傳感器在含有泥沙的情況下仍然可以正常工作。

圖1為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)的固定梁50的示意圖；圖3為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在低流速時(shí)的光纖激光器噪聲水平；圖4為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在高流速時(shí)的光纖激光器噪聲水平。圖5為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在高水/油比例時(shí)的光纖激光器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)。圖6為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在低水/油比例時(shí)的光纖激光器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D1 圖2，圖1為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)的固定梁50的示意圖。該光纖兩相流量計(jì)包括:安裝于被測(cè)管道的外殼10 ;安裝于外殼10內(nèi)部的固定梁50 ;安裝于固定梁50用以測(cè)量流量的光纖激光器30 ;安裝于外殼10外部用以測(cè)試光纖激光器30的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)設(shè)備40。其中，光纖光纖激光器30的一端懸浮于流體中，另一端通過(guò)光纖固定于固定梁50的中心孔51，且該固定于固定梁50的一端穿過(guò)固定梁50的中心孔51及外殼10上的引出孔11連接于解調(diào)設(shè)備40。引出孔11開(kāi)在外殼10上，用以引出光纖激光器30的尾纖與解調(diào)設(shè)備40連接。本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)的工作原理為，參考圖1、圖2，當(dāng)流體在外殼10中流動(dòng)時(shí)，固定梁50在外殼10中的截面積越小越好。優(yōu)選地，固定梁50應(yīng)為一流線型細(xì)長(zhǎng)梁結(jié)構(gòu)。當(dāng)流體在外殼10中流過(guò)時(shí)，流體在光纖激光器30的外表面會(huì)引起微弱變化的壓力起伏，該壓力起伏會(huì)引起光纖激光器30的噪聲水平發(fā)生變化。當(dāng)流速增加時(shí)，壓力起伏變大，激光器的噪聲水平也近似線性地增加(圖3、圖4)。圖3為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在低流速時(shí)的光纖激光器噪聲水平；圖4為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在高流速時(shí)的光纖激光器噪聲水平。光纖激光器30的尾纖接入解調(diào)設(shè)備40。在解調(diào)設(shè)備40中，可以通過(guò)干涉法、外差法等不同的方法來(lái)測(cè)試激光器的噪聲水平。在測(cè)量流量前，先標(biāo)定激光器的噪聲水平與流量的關(guān)系，即可通過(guò)激光器的噪聲水平來(lái)測(cè)試流量。上述的是流體總流量的檢測(cè)原理，下面介紹如何檢測(cè)兩相成分的比例，以流體的兩相為油/水為例介紹。圖5為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在高水/油比例時(shí)的光纖激光器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)。圖6為本實(shí)用新型提供的光纖兩相流量計(jì)在低水/油比例時(shí)的光纖激光器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)。當(dāng)油中混有少量的水時(shí)，水會(huì)引起光纖激光器周期性的振動(dòng)，當(dāng)水的比例較低時(shí)，振動(dòng)發(fā)生的頻率也較低，如圖6所示；當(dāng)水的比例增加，接近油的含量時(shí)，振動(dòng)的發(fā)生的頻率隨之增加，如圖5所示。因此，當(dāng)檢測(cè)兩相流時(shí)，事先標(biāo)定不同成分的含量引起的光纖激光器振動(dòng)發(fā)生的頻率，即可檢測(cè)兩相的成分比例。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光纖兩相流量計(jì)，其特征在于，該光纖兩相流量計(jì)包括: 安裝于被測(cè)管道的外殼(10)； 安裝于外殼(10)內(nèi)部的固定梁(50)； 安裝于固定梁(50)用以測(cè)量流量的光纖激光器(30);以及 安裝于外殼(10)外部用以測(cè)試光纖激光器(30)的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)設(shè)備(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖兩相流量計(jì)，其特征在于，所述光纖光纖激光器(30)的一端懸浮于流體中，另一端通過(guò)光纖固定于固定梁(50)的中心孔(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖兩相流量計(jì)，其特征在于，所述光纖光纖激光器(30)固定于固定梁(50)的一端穿過(guò)固定梁(50)的中心孔(51)及外殼(10)上的引出孔(11)連接于解調(diào)設(shè)備(40)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖兩相流量計(jì)，其特征在于，所述引出孔(11)開(kāi)在外殼(10)上，用以引出光 纖激光器(30)的尾纖與解調(diào)設(shè)備(40)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光纖兩相流量計(jì)，該光纖兩相流量計(jì)包括安裝于被測(cè)管道的外殼；安裝于外殼內(nèi)部的固定梁；安裝于固定梁用以測(cè)量流量的光纖激光器；以及安裝于外殼外部用以測(cè)試光纖激光器的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)設(shè)備。利用本實(shí)用新型，采用一根光纖激光器沿著流體方向布置的方式，最大限度地減小了對(duì)原管道的流量和流場(chǎng)的影響。本實(shí)用新型提供的這種光纖兩相流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量光纖激光器的檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量流量，保證了傳感器在含有泥沙的情況下仍然可以正常工作。
文檔編號(hào)G01F1/28GK203083620SQ20132006323
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者張文濤, 李芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所