[发明专利]一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅涡街流量计及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅涡街流量计及其使用方法，属于光电子测量技术领域。 

背景技术

涡街流量计输出的是与流体流速成正比的脉冲信号，并且脉冲信号不受流体组分、密度、压力、温度的影响；量程范围较宽，大多数涡街流量计在雷诺数为 -范围内，适用的管道口径一般在300mm以下，具有较好的线性度，量程比可达到10:1以上，有的可达到20:1甚至30：1。涡街流量计可测量液体、气体和蒸汽流量，通常测量液体的精确度为，流速范围为0.5~7m/s；测量气体的精确度为,流速范围为5~50m/s。 

    李红民等人提出的一种新型的光纤光栅涡街流量传感器（参见文献：李红民，高宏伟等，一种新型的光纤光栅涡街流量传感器，传感技术学报，2006年）。该技术通过将传感光栅置于旋涡发生体的下游，与管道形成一个悬臂梁结构来测量涡街信号。这种检测方式使振荡尾流中的噪声成分比较复杂，有许多影响主旋涡稳定的子旋涡等干扰信号。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅涡街流量计及其使用方法，采用三角柱作为旋涡发生体，流体在流动中产生的涡街信号强烈并且稳定，为流量检测提供了很强的可靠性；采用光纤Bragg光栅作为传感元件，没有供电回路和输出信号，传输信号为光信号，抗电磁干扰，能起到防止电火花产生和防爆作用，适合测量不同种类流体的流量，特别是对一些具有化学腐蚀性流体流量的测量有很好的应用前景。 

本发明所采取的技术方案是：一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅涡街流量计包括三角柱型旋涡发生体1、基座2、测量管3、导压腔4、等强度悬臂梁6、轴向导管7、光纤Bragg光栅8、外接光纤9和光纤引出孔10；三角柱型旋涡发生体1通过两端的基座2固定在测量管3内，三角柱型旋涡发生体1中部两侧面相通，形成导压腔4，在导压腔4中，等强度悬臂梁6的自由端带有质量块5，等强度悬臂梁6的固定端与三角柱型旋涡发生体内部轴向导管7连接；光纤Bragg光栅8粘贴在等强度悬臂梁6表面的中心轴线上，光纤Bragg光栅8通过轴向导管7和光纤引出孔10与外接光纤9相连接。 

三角柱型旋涡发生体1的截面形状是一个等腰三角形截去三个角后的等腰多边形，三角柱型旋涡发生体的底面11作为迎流面，三角柱型旋涡发生体的底边12对着来流方向；在三角柱型旋涡发生体的两侧有平行于中心轴线的短棱边13。 

等强度悬臂梁6的自由端带有的质量块5采用金属铜制成。 

所述的一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅涡街流量计的使用方法，测量管内的流体流过三角柱型旋涡发生体1，在三角柱型旋涡发生体的两侧会交替分离出旋涡，有旋涡的一侧静压增大，流体被压进导压腔4，导压腔内产生脉动流体，脉动流体作用到等强度悬臂梁6的自由端，导致粘贴在其表面中心轴线上的光纤Bragg光栅8周期性波长移位，通过对光纤Bragg光栅8波长移位的频率测量，可以测出旋涡分离频率f，根据公式（其中，Sr为斯特劳哈尔数，D为测量管内径，d为三角柱发生体迎流面宽度，m为三角柱发生体两侧弓形流通面积之和与测量管的横截面积之比），可计算出流体的流量。 

本发明的有益效果是：本发明采用三角柱作为旋涡发生体，流体在流动中产生的涡街信号强烈并且稳定，为流量检测提供了很强的可靠性；采用光纤Bragg光栅作为传感元件，没有供电回路和输出信号，传输信号为光信号，抗电磁干扰，能起到防止电火花产生和防爆作用，适合测量不同种类流体的流量，特别是对一些具有化学腐蚀性流体流量的测量有很好的应用前景。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明的三角柱旋涡发生体结构示意图；

图3为本发明的三角柱型旋涡发生体的导压腔截面图；

图中：1-三角柱型旋涡发生体，2-基座，3-测量管, 4-导压腔，5-质量块，6-等强度悬臂梁，7-轴向导管，8-光纤Bragg光栅，9-外接光纤，10-光纤引出孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。