[发明专利]使用光纤传感器对明渠中的流体流的监测

权利要求书

1.一种监测明渠系统(2)的管道(6)中的流体流的方法，所述流体流具有自由表面(8)，所述方法使用沿着所述明渠系统(2)的管道(6)的至少一部分轴向地延伸的传感器光纤(10)，所述传感器光纤(10)在位于所述流体(4)的表面下方的管道(6)的基部处，所述传感器光纤(10)配置成使得所述流体(4)中由所述流体流的自由表面(8)上的表面波引起的压强波动在所述传感器光纤(10)中引起应变波动，所述方法包括：

将光脉冲发送到所述传感器光纤中；

从所述传感器光纤接收反向散射的光；分析所述反向散射的光的性质以获得表示沿着所述传感器光纤(10)由所述表面波引起的应变的数据；以及

处理所述应变数据以导出与所述明渠系统(2)的所述管道(6)中的所述流体流有关的信息，其中，所述信息是描述所述流体流的至少包括体积流体流量的一个或多个参数；

其中，使用光时域反射计和光频域反射计中的一项或多项来分析所述反向散射的光以获得表示应变的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器光纤位于容纳系统中以保护所述传感器光纤并且将所述传感器光纤固定在所述管道的基部处的适当位置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个参数还包括下列项中的至少之一：

-流体深度；以及

-流体流的速率。

4.根据权利要求1所述的方法，包括针对多个连续时间点记录所述流体流的至少一个参数，并且与所述明渠流体流有关的信息包括所述参数随时间的变化。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，针对沿着所述传感器光纤的长度的多个测量点而确定所述流体流的所述一个或多个参数。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括针对沿着所述传感器光纤的长度的两个测量点比较至少一个确定的参数，并且与所述明渠流体流有关的信息包括这些测量点之间的所述参数在给定时间点上的差异。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信息是：

-流体速率的差异；

-流体深度的差异；或

-体积流体流量的差异。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，包括针对多个连续的时间点记录所述流体流的所述参数的差异，并且与所述明渠流体流有关的信息包括所述两个测量点之间的所述参数的所述差异随时间的变化。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括在与所述明渠流体流有关的信息超过预定阈值时生成警报。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括测量所述管道中的温度并且使用所测量的温度来在温度上补偿所测量的应变和/或从所测量的应变导出的信息。

11.一种用于监测明渠系统(2)中的明渠流体流的监测系统，所述监测系统包括：

传感器光纤(10)，安装在所述明渠系统(2)的管道(6)中，所述传感器光纤(10)适于安装在所述管道(6)的基部中并且沿着所述管道(6)轴向地延伸，所述传感器光纤(10)配置成使得所述流体(4)中由所述流体流的自由表面(8)上的表面波引起的压强波动在所述传感器光纤(10)中引起应变；

光学设备，包括光源和光检测器，所述光学设备光学地联接至所述传感器光纤，所述光源用于将光脉冲发送到所述传感器光纤中，所述光检测器用于从所述传感器光纤接收反向散射的光；以及

分析器，用于分析反向散射的光的性质以生成表示沿着所述传感器光纤(10)由所述表面波引起的应变的数据；以及

数据处理器，用于处理所述应变数据以导出与所述明渠系统(2)的所述管道(6)中的所述流体流有关的信息，其中，所述信息是描述所述流体流的至少包括体积流体流量的一个或多个参数；

其中，所述分析器包括光时域反射计和光频域反射计中的一项或多项。