[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

说明书

本发明提供一种浮球涡街对射式光纤流量传感器及其流量检测方法，该传感器具有较小的结构、较高的精确度与可靠性、较好的适应性与互换性等，该传感器能适用于众多流体流量检测场合，将旋涡发生体与光电传感原理相结合第应用于流量检测领域，输出信号经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，现对于传统的动力测量方式，能够十分明显的提高检测灵敏度，具有十分重要的实际应用价值，对新型流量传感器的设计与推广起到了极大的推动作用。属于流量检测领域。

技术领域

本发明涉及一种浮球涡街对射式光纤流量传感器及其检测方法，属于流量检测领域。

背景技术

现代工业生产尤其是自动化生产过程中，常常要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。传感器也早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。本发明是众多类别的传感器之一——流量传感器。随着传感器技术的发展，目前已经出现多种多样的流量传感器，最常用的有叶片式、涡街式、卡门涡旋式、热线式等。但是，诸如叶片式、涡街式、卡门涡旋式、热线式等传感器，原理多采用传统的动力测量方式，拥有测量精度不高、耗能大等局限，在很多场合不能很好地胜任。

发明内容

本发明提供一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，以解决现有流量传感器多采用传统的动力测量方式，拥有测量精度不高、耗能大等局限，在很多场合不能很好地胜任的问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种浮球涡街对射式光纤流量传感器，包括传感器探头、光电转换器和信号处理器，传感器探头包括外壳和设置于外壳内的旋涡发生体，外壳为两端开口的筒形结构，旋涡发生体为圆柱形结构，旋涡发生体垂直固定于外壳内，旋涡发生体内开设有空腔，空腔的上下两端分别通过对称设置的上导压孔和下导压孔连通至旋涡发生体的外部，所述上导压孔和下导压孔均垂直于外壳和旋涡发生体的轴向开设，空腔内设置有浮块，浮块通过拉绳吊设于上部的旋涡发生体上，浮块相对两侧的旋涡发生体上对应开设有检测孔，且两侧的检测孔内分别设置有相互指向的入射光纤和接收光纤，检测孔的孔口处均设置有封闭孔口的密封透光隔层，入射光纤的另一端设置于光源处用以耦合入射光，接收光纤的另一端与光电转换器相连，光电转换器与信号处理器相连。

前述流量传感器中，拉绳拉直状态下，浮块与检测孔相平齐，浮块刚好挡住至少一个检测孔，以使一侧入社光纤发出的光信号无法被另一侧的接收光纤接收到。

前述流量传感器中，浮块受到的重力与浮块在待测液体中所受到的浮力相等或十分相近，以避免浮块因自身重力的影响在受到流体冲击时不发生上下浮动。

前述流量传感器中，所述浮块为空心的长方体结构，所述空腔内位于浮块的两端处沿竖向开设有导槽，浮块的两端均沿竖向滑动设置于导槽内。

前述流量传感器中，旋涡发生体上下两侧的上导压孔和下导压孔的形状和尺寸相同，且上导压孔的上端至外壳上侧内壁的距离与下导压孔的下端至外壳下侧内壁的距离相同。

本发明还提供一种浮球涡街对射式光纤流量检测方法，该方法是在筒形的外壳内固定圆柱体形的旋涡发生体，且二者垂直设置，旋涡发生体的空腔内设置浮块，浮块通过拉绳吊设于上部的旋涡发生体上，浮块相对两侧的旋涡发生体上对应开设有检测孔，一侧的检测孔内设置入射光纤并向另一侧的检测孔内设置的接收光纤发出光信号，接收光纤接收光信号并经光电转换后传输至信号处理器，在外壳内流体不发生流动时，浮块静止漂浮，当外壳内有流体发生流动时，流体绕过旋涡发生体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，会使浮块有规律的上浮和下沉，对浮块上浮的空间进行限定，使得浮块上浮或下沉时会有规律的交替出现在两个检测孔之间，从而使接收光纤有规律地出现接收不到光信号的情况，通过信号处理器的数据处理能够得出该频率f，该频率即为旋涡发生体后旋涡发生的频率f：

v：旋涡发生体两侧平均流速，m/s；