[实用新型]一种基于光纤光栅的热式燃气流量计

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的热式燃气流量计，其特征在于，所述流量计包括光热控制和波长信号解调装置(1)、燃气流量计量管段(2)、光纤光栅燃气流量传感器(3)、光纤光栅燃气温度传感器(4)和光纤光栅压力传感器(5)；所述燃气流量传感器(3)、光纤光栅燃气温度传感器(4)和光纤光栅压力传感器(5)依次固定集成安装在所述燃气流量计量管段(2)上；所述光纤光栅燃气流量传感器(3)上设有激光加热装置(6)和光纤光栅测温装置(7)；所述激光加热装置(6)设置于所述光纤光栅燃气流量传感器(3)的底端，并位于待测气体的流通区域内；

所述光热控制和波长信号解调装置(1)包括STM32微处理器(10)、恒流驱动电路一(11)、恒流驱动电路二(12)、温度控制电路一(13)、温度控制电路二(14)、光加热激光器(15)、可调谐激光器(16)、耦合器(17)、光电信号调理电路(18)和无线传输装置(19)；所述STM32微处理器(10)的恒流电路控制信号输出端分别与恒流驱动电路一(11)和恒流驱动电路二(12)的控制信号输入端相连；所述STM32微处理器(10)的温控电路控制信号输出端分别温度控制电路一(13)和温度控制电路二(14)的控制信号输入端相连；所述恒流驱动电路一(11)的恒流驱动信号输出端和温度控制电路一(13)的温度控制信号输出端分别与所述光加热激光器(15)的恒流驱动信号输入端和温度控制信号输入端相连；所述光加热激光器(15)的激光加热控制信号输出端与所述激光加热装置(6)的控制信号输入端相连；所述恒流驱动电路二(12)的恒流驱动信号输出端和温度控制电路二(14)的温度控制信号输出端分别与所述可调谐激光器(16)的恒流驱动信号输入端和温度控制信号输入端相连；所述可调谐激光器(16)的调谐信号输出端通过耦合器(17)与所述光纤光栅燃气温度传感器(4)、光纤光栅压力传感器(5)和光纤光栅测温装置(7)相连。

2.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述燃气流量计量管段(2)的两端设有法兰；所述光纤光栅燃气流量传感器(3)、光纤光栅燃气温度传感器(4)及光纤光栅压力传感器(5)设置于两个法兰间的燃气流量计量管段(2)管体上；所述光纤光栅燃气温度传感器(4)安装于所述待测气流上游方向。

3.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述光纤光栅燃气流量传感器(3)、光纤光栅燃气温度传感器(4)及光纤光栅压力传感器(5)之间设有预定距离。

4.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述激光加热装置(6)的光源采用980nm激光器，所述光加热激光器(15)采用980nm光加热激光器；所述可调谐激光器(16)采用中心波长为1550nm可调激光器，所述中心波长为1550nm可调激光器包括：集成可调谐激光器、可调谐垂直腔面发射激光器或可调谐法布里-珀罗光纤激光器。

5.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述激光加热装置(6)包括黑体结构(61)和传光光纤(62)；所述黑体结构是采用光热转换薄膜制成的内部中空的黑体结构；所述黑体结构的顶端开有直径为1mm的小孔。

6.根据权利要求5所述热式燃气流量计，其特征在于，所述激光加热装置(6)的外径为3mm、长为17mm；所述光热转换薄膜的厚度为0.3mm。

7.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述光纤光栅测温装置(7)设置于所述激光加热装置(6)外壁；所述光纤光栅测温装置(7)通过金属管封装光纤光栅；所述光纤光栅的上端与金属管通过粘接方式进行固定，所述光纤光栅的另一端在细金属管内自由伸缩；封装完成的所述光纤光栅测温装置紧贴于所述激光加热装置(6)的外壁。

8.根据权利要求7所述热式燃气流量计，其特征在于，所述金属管内壁上设有长凹槽和短凹槽；所述光纤光栅的栅区位置点胶固定在所述长凹槽中，所述光纤光栅的光纤通过点胶方式固定在所述短凹槽中，所述光纤光栅的栅区位置采用微弯曲结构。

9.根据权利要求1所述热式燃气流量计，其特征在于，所述光纤光栅压力传感器(5)包括光栅光纤(c)，弹性体(a)和带有螺纹的金属保护外壳(b)，所述光纤光栅(c)粘接在弹性体(a)上并封装在带有螺纹的金属保护外壳(b)内。