[发明专利]光纤感测系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及感测技术，更具体来说，涉及光纤感测 装置。

背景技术

用于测量例如流速、压力、温度、质量流等流体或气体 流参数的各种感测装置是已知的。但是，对于通过难以接近的通道、 如通过密封的冷却流或泄漏流的流量测量，常规感测装置实现起来比 较复杂。

希望具有一种较小尺寸的改进感测装置。

发明内容

根据本文所公开的一个实施例，提供一种光纤感测系 统。该光纤感测系统包括设置在流径中的壳体和光纤传感器。光纤传 感器包括固定在壳体中的光纤、布拉格(Bragg)光栅、用于将光线 传输到光纤的光源以及用于检测经光纤的布拉格光栅过滤的光线并 且监测所检测光线的波长变化的检测器。光纤与流径基本垂直。壳体 在上游侧定义开口，以便允许通过流径的流量对光纤施加压力并且引 起布拉格光栅的变形。

根据本文所公开的另一个实施例，提供一种光纤感测系 统。该光纤感测系统包括设置在流径中的壳体和光纤传感器。光纤传 感器包括固定在壳体中的光纤。光纤与流径基本垂直，并且包括：第 一部分，包含用于测量流径中的差压的第一布拉格光栅；第二部分， 包含用于测量流径中的总压力的第二布拉格光栅；以及第三部分，包 含用于测量流径中的温度的第三布拉格光栅。光纤传感器还包括：光 源，用于通过光纤传输光线；以及检测器，用于检测经光纤的布拉格 光栅过滤的光线并且监测所检测光线的波长变化。

附图说明

本发明的这些及其它特征、方面和优点在参照附图阅读 以下详细描述时将变得更好理解，附图中，相似符号在整个附图中表 示相似部件，其中：

图1是根据本发明的一个实施例、用于测量流量的差压 的光纤感测系统的截面图。

图2示出因施加于光纤的压力而引起的布拉格光栅的 波长变化。

图3是根据本发明的另一个实施例、用于测量流量的差 压和静压的光纤感测系统的截面图。

图4是示出图3的光纤感测系统的空腔中的光线的反射 和透射(transmission)的放大图。

图5是根据本发明的又一个实施例、用于测量流量的总 压力和静压的光纤感测系统的截面图。

图6是根据本发明的又一个实施例、用于测量流量的流 向和总压力的光纤感测系统的截面图。

图7是沿图6的线条7-7的光纤感测系统的截面图。

图8是根据本发明的又一个实施例、用于测量流量的总 压力、差压和温度的光纤感测系统的侧视图。

图9是沿图8的线条9-9的截面图。

图10示出三个布拉格光栅分别由于通过图8和图9的 实施例的流量的总压力、差压和温度的改变而引起的波长变化。

具体实施方式

本发明的实施例公开用于测量流体(液体或气体)流参数 的光纤感测系统。光纤感测系统包括各具有布拉格光栅的光纤传感 器。通过监测所检测光线的波长的变化，可测量流量的差压、静压、 流速和/或温度。为了简化描述，不同实施例的共同元件共用相同的 参考标号。

图1示出一种光纤感测系统10，它包括设置在流径12 中的壳体14和光纤传感器16。光纤传感器16包括固定在壳体14中 的光纤28，并且其上具有布拉格光栅36。光纤28与流径基本垂直， 以及壳体在上游侧定义开口，以便允许通过流径的流量对光纤28施 加压力，并且引起布拉格光栅36的变形。光纤传感器16还包括：光 源38，用于通过光纤28传输光线；以及检测器39，用于检测通过光 纤的布拉格光栅所过滤的光线并且监测所检测光线的波长变化。