[发明专利]一种浮球涡街对射式光纤流量传感器及其流量检测方法

权利要求书

1.一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：包括传感器探头(1)、光电转换器(2)和信号处理器(3)，传感器探头(1)包括外壳(11)和设置于外壳(11)内的旋涡发生体(12)，外壳(11)为两端开口的筒形结构，旋涡发生体(12)为圆柱形结构，旋涡发生体(12)垂直固定于外壳(11)内，旋涡发生体(12)内开设有空腔(13)，空腔(13)的上下两端分别通过对称设置的上导压孔(14)和下导压孔(15)连通至旋涡发生体(12)的外部，所述上导压孔(14)和下导压孔(15)均垂直于外壳(11)和旋涡发生体(12)的轴向开设，空腔(13)内设置有浮块(16)，浮块(16)通过拉绳(21)吊设于上部的旋涡发生体(12)上，浮块(16)相对两侧的旋涡发生体(12)上对应开设有检测孔(18)，且两侧的检测孔(18)内分别设置有相互指向的入射光纤(17)和接收光纤(19)，检测孔(18)的孔口处均设置有封闭孔口的密封透光隔层(20)，入射光纤(17)的另一端设置于光源(4)处用以耦合入射光，接收光纤(19)的另一端与光电转换器(2)相连，光电转换器(2)与信号处理器(3)相连。

2.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：拉绳(21)拉直状态下，浮块(16)与检测孔(18)相平齐。

3.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：浮块(16)受到的重力与浮块(16)在待测液体中所受到的浮力相等。

4.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：所述浮块(16)为空心的长方体结构，所述空腔(13)内位于浮块(16)的两端处沿竖向开设有导槽(22)，浮块(16)的两端均沿竖向滑动设置于导槽(22)内。

5.根据权利要求1所述一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，其特征在于：旋涡发生体(12)上下两侧的上导压孔(14)和下导压孔(15)的形状和尺寸相同，且上导压孔(14)的上端至外壳(11)上侧内壁的距离与下导压孔(15)的下端至外壳(11)下侧内壁的距离相同。

6.一种浮球涡街对射式光纤流量检测方法，其特征在于：该方法是在筒形的外壳(11)内固定圆柱体形的旋涡发生体(12)，且二者垂直设置，旋涡发生体(12)的空腔(13)内设置浮块(16)，浮块(16)通过拉绳(21)吊设于上部的旋涡发生体(12)上，浮块(16)相对两侧的旋涡发生体(12)上对应开设有检测孔(18)，一侧的检测孔(18)内设置入射光纤(17)并向另一侧的检测孔(18)内设置的接收光纤(19)发出光信号，接收光纤(19)接收光信号并经光电转换后传输至信号处理器(3)，在外壳(11)内流体不发生流动时，浮块(16)静止漂浮，当外壳(11)内有流体发生流动时，流体绕过旋涡发生体(12)流动时会在旋涡发生体下游产生不对称的、有规律的交替旋涡列，会使浮块(16)有规律的上浮和下沉，对浮块(16)上浮的空间进行限定，使得浮块(16)上浮或下沉时会有规律的交替出现在两个检测孔(18)之间，从而使接收光纤(19)有规律地出现接收不到光信号的情况，通过信号处理器(3)的数据处理能够得出该频率f，该频率即为旋涡发生体(12)后旋涡发生的频率f：

v：旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

St:斯特劳哈尔数，对于圆柱形发生体，该值约等于0.2；

m：旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比:

d:旋涡发生体迎面宽度；

D：表体通径；

管道内体积流量θ_v为：

令可知θ_v＝kf

k:流量传感器的仪表参数，每个流量传感器的k值均是一个可计算的定值；

通过信号处理器(3)检测出旋涡发生频率f，就能计算出流体的体积流量θ_v。