一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)，包括管道殼體、渦輪、導(dǎo)流架、雙圈同軸光纖探頭，渦輪與導(dǎo)流架固連，位于管道殼體內(nèi)；管道殼體壁上有螺孔,雙圈同軸光纖探頭垂直于管道殼體軸線方向與管道殼體壁上螺孔配合,且位于渦輪軸向中間部位。雙圈同軸光纖探頭用于拾取渦輪葉片光脈沖信號(hào)，光強(qiáng)光纖垂直照射到渦輪表面，并由兩組接收光纖用于接收反射光，通過兩組接收光纖的光強(qiáng)比值計(jì)算光纖探頭與渦輪的垂直距離。根據(jù)反射距離與光強(qiáng)比值的關(guān)系得出渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，并計(jì)算出流量值。光纖渦輪流量計(jì)采用反射式雙圈同軸光纖探頭，避免磁阻引起的誤差，擴(kuò)大了流量測量的量程比，其具有抗電磁干擾能力強(qiáng)，且測量精度高的特點(diǎn)。
【專利說明】一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種流量計(jì)，具體地說，涉及一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的諸多領(lǐng)域，都需要對(duì)流體的流量進(jìn)行監(jiān)測。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)。渦輪流量計(jì)是根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速與流體流速成比例的原理測量流量；由于其壓損小，精度高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、航空和計(jì)量領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的電磁式渦輪流量傳感器容易受電磁干擾的影響，而光纖傳感器采用光纖進(jìn)行傳感和傳輸，不存在上述問題，因此近年得到了越來越多的應(yīng)用。在小流量區(qū)域，光纖渦輪流量計(jì)不存在內(nèi)磁式渦輪流量計(jì)因葉片產(chǎn)生的磁阻而引起的誤差；在高流量區(qū)域，能克服內(nèi)磁式渦輪流量計(jì)的信號(hào)飽和的問題，因此具有較寬的量程。
[0003]目前將光纖技術(shù)應(yīng)用于流量計(jì)的研究主要有兩種:一種是光纖渦輪流量計(jì)；另一種是光纖渦街流量計(jì)。
[0004]在專利200720017049.3中公開了一種插入式光纖渦輪流量計(jì)，該光纖渦輪流量計(jì)包括光纖傳感器、安裝架、導(dǎo)流管、渦輪體、渦輪軸架及軸套，其中除了光纖傳感器部分，其它部件與傳統(tǒng)電磁式渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)基本相同，在光纖傳感器的設(shè)計(jì)中，對(duì)于光纖探頭的結(jié)構(gòu)沒有考慮光源的強(qiáng)度和相位易受現(xiàn)場因素影響，導(dǎo)致信號(hào)誤檢測。在專利201320063237.5中提出了一種光纖兩相流量計(jì)，該光纖兩相流量計(jì)是將光纖傳感器與渦街流量計(jì)結(jié)合起來，通過測量光纖激光器的檢測到的振動(dòng)信號(hào)測量流量，保證了傳感器在含有泥沙的情況下仍然可以正常工作。存在的缺陷是上下游必須有足夠的直管段，以保證沒有渦流對(duì)光纖感應(yīng)部分產(chǎn)生影響。另一方面，由于這種方法入射光纖與接收光纖是裝在管壁兩側(cè)；為了保證能接收到足夠的光強(qiáng)，傳感器部分管道直徑必須足夠小，導(dǎo)致其流量比一般只能達(dá)到1:10。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服渦輪流量計(jì)精度低、量程比小的問題，本實(shí)用新型提出一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)。采用雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖用于拾取渦輪葉片光脈沖信號(hào)；光強(qiáng)光纖垂直照射在渦輪表面，并由兩組接收光纖用于接收反射光；光纖探頭應(yīng)用非接觸式光強(qiáng)光纖作為測量元件，并采用雙圈同軸式的光纖排布方式，可有效地消除干擾因素對(duì)測量的影響，提高流量測量的精度，降低安裝及信號(hào)接收的復(fù)雜度；同時(shí)，采用的反射式光纖，避免了磁阻引起的誤差，能有效地?cái)U(kuò)大流量測量的量程比。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括管道殼體、渦輪、導(dǎo)流架、探頭護(hù)套、雙圈同軸光纖探頭、發(fā)射光纖、內(nèi)圈接收光纖、外圈接收光纖，渦輪與導(dǎo)流架固連，位于管道殼體內(nèi)，管道殼體壁上有螺孔，雙圈同軸光纖探頭垂直于管道殼體軸線方向與管道殼體壁上螺孔固定配合，且位于渦輪軸向中間部位，雙圈同軸光纖探頭與渦輪葉片端的距離為0.075mm?1.075mm ;所述雙圈同軸光纖探頭米用多模玻璃光纖，中心為發(fā)射光纖，同軸排列兩圈光纖為內(nèi)圈接收光纖和外圈接收光纖，雙圈同軸光纖探頭外側(cè)有探頭護(hù)套，探頭護(hù)套上前部有外螺紋。
[0007]所述探頭護(hù)套材料為鋁合金。
[0008]有益效果
[0009]本實(shí)用新型提出的一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)，采用光纖作為渦輪流量計(jì)拾取流量信號(hào)的關(guān)鍵部件。光強(qiáng)光纖垂直照射到渦輪表面，并由兩組接收光纖接收反射光；光纖探頭通過在管道殼體上的螺孔固定安裝，并保證與管道殼體外部密封連接；接收光纖所接收的光通過光纖傳遞至高精度光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。雙圈同軸式光纖探頭的光纖排列方式:中間為發(fā)射光纖，同軸緊密排列兩圈接收光纖。雙圈同軸光纖采用光強(qiáng)比值法，可消除對(duì)光源功率波動(dòng)和反射面反射率變化的敏感性因素對(duì)測量的影響。本實(shí)用新型的探頭護(hù)套采用螺紋結(jié)構(gòu)安裝，既有密封效果又易于安裝、方便拆卸；
[0010]本實(shí)用新型雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)具有以下特點(diǎn):
[0011]1.采用反射式光纖作為信號(hào)拾取元件，應(yīng)用非接觸式光電測量方法，可有效地抗電磁干擾；
[0012]2.采用雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖，避免了磁阻引起的誤差，提高了測量精度；而且能有效地?cái)U(kuò)大流量測量的量程比；
[0013]3.雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)并且精度可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]圖1為本實(shí)用新型雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型的雙圈同軸光纖探頭示意圖。
[0017]圖3為圖2中雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖的A向視圖。
[0018]圖4為圖2中雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖的C向視圖。
[0019]圖5為圖2中雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖的B向視圖。
[0020]圖6為圖2中雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖的D向視圖。
[0021]圖中:
[0022]1.管道殼體2.渦輪3.導(dǎo)流架4.探頭護(hù)套5.雙圈同軸光纖探頭6.發(fā)射光纖
7.內(nèi)圈接收光纖8.外圈接收光纖

【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)施例是一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)。
[0024]參閱圖1?圖6，本實(shí)例中雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)，由管道殼體1、渦輪2、導(dǎo)流架3、探頭護(hù)套4、雙圈同軸光纖探頭5、發(fā)射光纖6、內(nèi)圈接收光纖7、外圈接收光纖8組成；渦輪2與導(dǎo)流架3安裝在管道殼體I內(nèi)，渦輪2與導(dǎo)流架3固定在同一軸線上，以保證光反射面為平面反射，渦輪2與導(dǎo)流架3采用剛度強(qiáng)，密度小的合金材料制成。管道殼體I壁上開有螺孔，雙圈同軸光纖探頭5垂直于管道殼體I軸線方向與管道殼體I壁上螺孔固定配合，而且固定在渦輪2軸向中間部位，雙圈同軸光纖探頭5與渦輪葉片端的距離為0.075mm?1.075mm。光纖渦輪流量計(jì)探頭5為雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭，雙圈同軸光纖探頭5采用多模玻璃光纖，中心為發(fā)射光纖6，同軸緊密排列兩圈光纖為內(nèi)圈接收光纖7和外圈接收光纖8。光強(qiáng)光纖垂直照射在渦輪表面，內(nèi)圈接收光纖7和外圈接收光纖8分別接收反射光強(qiáng)；接收光纖所接收的光通過光纖傳遞至高精度光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。發(fā)射光纖6和激光源相連接，內(nèi)圈接收光纖7和外圈接收光纖8分別連接光電轉(zhuǎn)換器。隨著渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，光纖渦輪流量計(jì)探頭5可檢測到渦輪葉片不同位置的反射信號(hào)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、放大濾波得到流量的脈沖信號(hào)。光強(qiáng)反射式光纖的入射光源根據(jù)光電轉(zhuǎn)換器選擇，本實(shí)施例中選擇紅光作為光源。并且入射光照入流體腔內(nèi)的渦輪表面時(shí)可排除外界光源和干擾影響。雙圈同軸光纖探頭5上的發(fā)射光纖和接收光纖的排布方式為:光纖的中心為一根發(fā)射光纖6，發(fā)射光纖的外圍設(shè)有六根接收光纖形成第一組內(nèi)圈接收光纖7，第一組內(nèi)圈接收光纖7的外圍設(shè)有十二根接收光纖形成第二組外圈接收光纖8。采用接收光強(qiáng)比值法，可消除對(duì)光源功率波動(dòng)和反射面反射率變化的敏感性因素對(duì)測量的影響。雙圈同軸光纖探頭5外側(cè)有探頭護(hù)套4，探頭護(hù)套4上前部有外螺紋。雙圈同軸光纖探頭5與管道殼體I連接時(shí)裝有墊圈加強(qiáng)密封。本實(shí)施例管道殼體I采用合金材料是為保證在較高溫度壓力下的測量環(huán)境要求，以及封裝殼體的強(qiáng)度和剛度要求。
【權(quán)利要求】
1.一種雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)，其特征在于:包括管道殼體、渦輪、導(dǎo)流架、探頭護(hù)套、雙圈同軸光纖探頭、發(fā)射光纖、內(nèi)圈接收光纖、外圈接收光纖，渦輪與導(dǎo)流架固連，位于管道殼體內(nèi)，管道殼體壁上有螺孔，雙圈同軸光纖探頭垂直于管道殼體軸線方向與管道殼體壁上螺孔固定配合，且位于渦輪軸向中間部位，雙圈同軸光纖探頭與渦輪葉片端的距離為0.075mm?1.075mm ;所述雙圈同軸光纖探頭米用多模玻璃光纖，中心為發(fā)射光纖，同軸排列兩圈光纖為內(nèi)圈接收光纖和外圈接收光纖，雙圈同軸光纖探頭外側(cè)有探頭護(hù)套，探頭護(hù)套上前部有外螺紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙圈同軸式光纖渦輪流量計(jì)，其特征在于:所述探頭護(hù)套材料為招合金。
【文檔編號(hào)】G01F1/28GK204085542SQ201420470375
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】郭迎清, 杜玉環(huán), 薛海東, 賀琛, 張小棟 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)