[发明专利]一种用于管路内流体参数检测的复合传感器

说明书

本公开提供了一种用于管路内流体参数检测的复合传感器，包括具有流线型外表面的壳体、设置在壳体内的光纤光栅温度传感器以及设置在壳体上的光纤光栅温度压力传感器、光纤光栅压力脉动传感器、第一光纤光栅流速传感器和第二光纤光栅流速传感器。光纤光栅温度传感器用于检测液体的温度；光纤光栅温度压力传感器用于检测液体的温度和压力；光纤光栅压力脉动传感器用于检测液体的压力波动；第一光纤光栅流速传感器与第二光纤光栅流速传感器检测的组合用于检测液体的流速。本公开上述的复合传感器通过将多个传感器集成在仿生鱼型结构内，并可形成波分复用的阵列结构，使得液压系统的压力、温度和压力脉动的测量点简洁可靠，也减少了泄露点过多的风险。

技术领域

本公开属于流体设备检测技术领域，具体提供了一种用于管路内流体参数检测的复合传感器。

背景技术

在液压传动系统中，介质的流速(动能)较低，产生的势能相对较低，可以不考虑，仅依靠工作介质的压力能传递动力，就是所谓的静液压传动。随着人工智能在工程机械等领域的应用，作为“个小力大”的液压系统，能够很好地把电子信息通过液压系统放大为机械动作。因此，液压系统是智能化机械运行中重要的中间环节。为了保证液压系统的正常运行，通常还需要对液压系统的运行参数进行实时监测，以便及时了解液压系统的运行状况，便于在液压系统出现故障前及时作出预警；或者，在液压系统出现故障时，为及时诊断出故障的类型和原因提供分析参数。

在静液压传动中，管路内的液体的流动与流动区间的压力差形成一种对应关系。而管路内的流量与流速可以形成对应，所以，管路内的流量可以通过检查压力差的办法得到。这样，检测液压系统的温度、压力和流量三类参数就可缩减为温度和压力两类参数的检测。而光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、体积小和重量轻的特性，能够检测温度和压力两类参数，并且多个光纤光栅传感器可通过串联形成分布式检测矩阵，可以大大减少检测线路的数量。

由于现在检测液压系统的温度、压力或流量参数的传感器多数是单一参数形式的，而液压系统故障的诊断需要依赖液压系统内部的温度、压力、流量等运行参数才可能准确判断出故障的类型或原因。但是如果将检测上述每一个参数的所有传感器都设置在液压系统中，必须要在液压管路中设置多个检测点，有时需要在液压管路上开多个检测工艺孔，从而也增加了液压管路泄露的风险。并且由于工程机械、矿山机械液压系统的空间有限，以及前述多个传感器的总体积较大，很难在关键位置同时布置关于温度、压力、流量及流量脉动的检测仪器用于液压故障的诊断。并且，如果在液压管路中同时布置用于检测温度、压力和流量的传感器将会导致检测线路(连接传感器的线路)较多，不仅结构复杂，而且还影响液压系统的美观。在现有技术中，通常仅是检测液压系统的温度、压力和流量中的一个，因此，目前这种单一检测技术，也很难诊断出液压系统的故障。

随着智能工程机械的发展，也急需一种可检测液压系统关键部位的油压、油温、流速或压力脉动等综合信息的集成的液压参数检测传感器，以便通过先进的计算机技术、光电子技术、通讯技术等实现工程机械液压系统的智能化分析和排查故障。

因此，研究一种可以内置于流体内部的、对液流扰动小的、集成的液压参数综合检测传感器尤为急迫和重要。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决工程机械液压系统参数难以用少数的几个传感器系统采集的问题，本公开提供了一种用于管路内流体参数检测的复合传感器，可以在液压系统中利用波分复用技术将多个复合传感器串联形成系统参数采集阵列，以解决工程机械液压系统参数综合采集的难题。该复合传感器包括：

壳体，其设置成具有流线型的外表面；

光纤光栅温度传感器，其设置在前述壳体的内部，并且能够检测前述复合传感器所处环境中液体的温度；

光纤光栅温度压力传感器，其设置在前述壳体上，并且能够检测前述复合传感器所处环境中液体的温度和压力的综合数据；

光纤光栅压力脉动传感器，其设置在前述壳体上，并且能够检测前述复合传感器所处环境中液体的压力波动。