[发明专利]一种高低量程一体式的光纤流速测量装置及其方法

说明书

本申请公开一种高低量程一体式的光纤流速测量装置及其方法，装置包括：一体式光纤流速传感器，包括传感器本体；传感器本体内部设置有流体通道、流体通孔、全压通道、静压通道、低压室和高压室；低压室和高压室之间设置有第一光纤传感元件；流体通孔内设置有第二光纤传感元件，且第二光纤传感元件垂直于待测流体的流向；第一光纤传感元件和第二光纤传感元件通过一根单模光纤依次串联；单模光纤的两端均接入波分复用器；泵浦光源与波分复用器通过普通光纤连接；光纤光栅解调仪与波分复用器通过普通光纤连接；流速运算器与光纤光栅解调仪电连接。以解决将不同原理的流速转换装置集成为一体存在电路过于复杂，不便于一体式集成等问题。

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，具体的涉及一种高低量程一体式的光纤流速测量装置及其方法。

背景技术

流速测量在石油化工、生物医学、能源计量和环境监测等众多的领域有着较为重要的应用。目前，主要有差压式、涡街式、热线式和超声式等不同原理的流速传感器用于流体流速的测量。但是，每种流速传感器的检测原理各不相同，也存在着自身的缺陷。例如，在微流、低速检测方面只有热线式传感器具有较高的灵敏度和精度，但其量程范围有限；其余种类的流速传感器主要应用在高速、大流量的检测场所，在低速、小流量的检测方面性能较差。现有的流速传感器根据原理的不同，采用电流信号分别将差压、温度、频率等信号值传送至流速转换装置中，经过一系列运算得出流体流速，但是，每种流速传感器计算的过程中都涉及两次数模信号转换，不可避免地会造成计量精度的损失。

然而，为提高测量精度，将不同原理的流速转换装置集成为一体，存在着电路过于复杂的问题，以及不同流速传感器的传感元件不同，不便于一体式集成的问题。

发明内容

本申请提供一种高低量程一体式的光纤流速测量装置及其方法，以解决将不同原理的流速转换装置集成为一体存在电路过于复杂，不便于一体式集成等问题。

一方面，一种高低量程一体式的光纤流速测量装置，包括：

一体式光纤流速传感器，包括传感器本体；所述传感器本体包括流体接触端和感应端；所述流体接触端的端面设置有流体入口和全压进口，所述传感器本体内部设置有流体通道、流体通孔、全压通道、静压通道、低压室和高压室；所述传感器本体的侧壁设置有静压进口；

所述流体入口、所述流体通道和所述流体通孔依次连通，所述全压进口、所述全压通道和所述高压室依次连通，所述静压进口、所述静压通道和所述低压室依次连通；所述低压室和所述高压室之间设置有第一光纤传感元件；所述流体通孔内设置有第二光纤传感元件，且所述第二光纤传感元件垂直于待测流体的流向；

所述第一光纤传感元件包括弹性膜片、第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅分别贴附于所述弹性膜片的两侧，所述第一光纤光栅靠近所述低压室，所述第二光纤光栅靠近所述高压室；所述第二光纤传感元件包括第三光纤光栅，所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅和所述第三光纤光栅通过一根单模光纤依次串联；

波分复用器，所述单模光纤的两端均接入所述波分复用器；

泵浦光源，与所述波分复用器通过普通光纤连接；

光纤光栅解调仪，与所述波分复用器通过普通光纤连接；

流速运算器，与所述光纤光栅解调仪电连接。

另一方面，一种高低量程一体式的光纤流速测量方法，包括：

将高低量程一体式的光纤流速测量装置放置于待测位置，将一体式光纤流速传感器的流体接触端迎着流体流向放置；

设定流速临界值；

开启所述高低量程一体式的光纤流速测量装置；

获取第一光纤传感元件测量得到的第一流速值和第二光纤传感元件测量得到的第二流速值；