[实用新型]激光多普勒气体流量计

说明书

本实用新型公开了一种激光多普勒气体流量计，包括激光器、半透半反射透镜、全反射镜、第一光电探测器和第二光电探测器，激光器和两个光电探测器之间的区域为待测气流，激光器发出的光经半透半反射透镜后被分成两束，其中一束光与待测气流方向垂直，另一束光与待测气流方向成某一夹角；采样电路与两个光电探测器连接，两个光电探测器接收经过待测气流区域的两束光，并将接收到的光信号转换成电信号，再输入采样电路，采样后的数据经数据处理系统处理并计算待测气体流量。本实用新型通过特殊的分光结构，并结合激光多普勒效应和可调谐半导体激光吸收光谱技术，以待测气体吸收光谱为基础，实现了气体流速测量。

技术领域

本实用新型涉及气体流量计，尤其涉及一种激光多普勒气体流量计。

背景技术

随着天然气等工业的快速发展，其工作压力不断提高，流量范围也逐渐增大，对流量计量仪表的要求也越来越高。传统的气体流量计有孔板流量计、涡街流量计、超声波流量计等。孔板流量计虽然已经得到国际标准组织的认可，但是其测量范围窄、压力损失大且对直管段长度有要求，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。涡街流量计测量范围宽、压力损失小、准确度高，但是抗振及耐温性能差、对测量脏污介质的适应性能差且对直管道要求高。超声波流量计是一种非接触式流量计，它不会改变流体的流动状态、无压力损失、便于安装，但是抗干扰能力差、可靠性及精度等级低、使用寿命短等。传统测量方法已经很难满足现代工业气体管道测量发展的需求。

随着光学集成系统和信号处理系统的发展，激光多普勒测速技术得到了快速发展，展现出明显优于传统方法的优势。利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)进行流速测量是其中的典型代表，将TDLAS技术和多普勒频移相结合可以实现对气体流速的实时在线测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术和多普勒频移原理的激光多普勒气体流量计。

本实用新型所采用的技术方案是：

提供一种激光多普勒气体流量计，包括激光器、半透半反射透镜、全反射镜、第一光电探测器和第二光电探测器，激光器和两个光电探测器之间的区域为待测气流，激光器发出的光经半透半反射透镜后被分成两束，其中一束光与待测气流方向垂直，另一束光与待测气流方向成某一夹角；

该流量计还包括采样电路和数据处理系统，采样电路与两个光电探测器连接，该流量计的数据处理系统通过无线网络与远程中控室连接；

两个光电探测器接收经过待测气流区域的两束光，并将接收到的光信号转换成电信号，再输入采样电路，采样后的数据经数据处理系统处理并计算出待测气体流量。

接上述技术方案，该流量计还包括均与激光器连接的调制信号发生器、温控模块和电流控制模块，调制信号发生器产生特定的调制信号对激光器进行波长调制，温控模块和电流控制模块对激光器的发射波长进行控制。

接上述技术方案，所述激光器为超窄线宽半导体激光器。

接上述技术方案，所述夹角为30-60°。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型采用空间光结构，利用透镜将发射激光分为两束，其中一束光与待测气流方向垂直，另一束光与待测气流方向成某一夹角，通过简单计算两路信号之间的频率偏移就可计算气体的流速。本实用新型光学系统结构简单、紧凑，有效减小系统振动对光路的影响。且本实用新型无易损器件、免维护、自动化程度高、物联网远程通讯无需现场人员值守。相比于全光纤结构测量系统，自由空间光系统成本低、结构更加简单、引入的光器件更少，只需两个透镜便能实现分光效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例激光多普勒气体流量计的整体结构图。