[实用新型]一种光纤探针含气率测量系统

说明书

本实用新型公开了一种光纤探针含气率测量系统，该系统包括：激光光源、光纤探针、光电转换元件、电流‑电压转化放大模块以及高频模拟信号采集卡；光纤探针主体置于多层不锈钢环状套管内，探针尖端呈圆锥形状，使用时可根据待测管道空间的不同选择不同规格的套管以及卡套进行固定；光纤探针尖端的制作，采用机械研磨法：使用光纤研磨纸以及可绕自身轴线进行自转的机械加工圆台作为工具对光纤探针尖端进行接触旋转研磨加工：首先使用较粗颗粒的研磨精度进行粗加工，然后使用较细颗粒的研磨纸进行研磨以及抛光。该制作方法简便、可操作性强、易于维护和调整、占地空间小，可直接应用于诸如窄缝通道等狭小空间内气液两相流中含气率的测量。

技术领域

本实用新型属于两相流测量技术领域，具体涉及一种光纤探针含气率测量系统。

背景技术

对于管道中的气液两相流而言，截面含气率是其中最重要的参数之一，在研究流道内流体压力降以及传热特性的时候是一个不可或缺的参数，尤其在核工业、化工、航空航天和热能动力等领域需要准确的截面含气率测量值。

目前，国内外对于气液两相流截面含气率的主要测量方法有电导探针法、超声法、射线法以及光学法等。光纤探针法相比于其他方法而言具有以下优点：(1)以光波为载体传递信息，抗电磁干扰能力强，电绝缘性能优良，具有耐高压、耐腐蚀等特性。(2)光纤传感器具有几何形状适应性、体积小、重量轻等特点，因此其可以放置在很多微小的空间内实现传和感的功能，实现传感网络或阵列分布。(3)光纤传感技术具有频带宽和动态监测范围大的优点，被测对象不受传感器本身尺寸的影响，可显著提高测量准确性和测量精度。目前市面上的光纤探针多数采用探头和光纤粘合的方式，一方面对加工工艺要求较高，另一方面在高温高压的工况下容易出现耐久度差、探头脱落的现象。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤探针含气率测量系统，具有操作简便，占地空间小的优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种光纤探针含气率测量系统，包括光纤探针装置、配套的光电转化电路装置和采集记录设备；所述光纤探针装置包括激光光源1和光纤探针，所述光纤探针包括输入光纤2、输出光纤5、光纤探针主体3和光纤探针尖端4，所述光纤探针尖端4位于光纤探针主体3的一端，输入光纤2和输出光纤5分别位于光纤探针主体3另一端的两侧；输入光纤2一端与激光光源1相连，光纤探针尖端4置于待测通道内；所述光电转化电路装置包括光电转化元件6和电流-电压转换放大模块7，所述光电转化元件6的感光面与输出光纤5一端耦合，所述电流-电压转换放大模块7包含输入端、输出端以及放大倍数调整旋钮，电流-电压转换放大模块7的输入端与光电转化元件6相连；采集记录设备包括高频模拟信号采集卡8和与高频模拟信号采集卡8连接的计算机9，所述高频模拟信号采集卡8包括信号输入端和输出端，输入端和电流-电压转换放大模块7的输出端相连，输出端连接至计算机9。

所述激光光源1为可见光激光光源。

所述光纤探针结为输入光纤2和输出光纤5一端相耦合的Y字型光纤。

所述光纤探针主体3采用多段不锈钢套管保护。

所述光纤探针尖端4的形状为圆锥形，锥角为30°-90°。

所述光电转化元件6为峰值波长与激光光源1相匹配的高速硅光电池，感光面与输出光纤5接触。

所述电流-电压转换放大模块7带宽不低于1MHz，放大倍数不低于10倍。

所述高频模拟信号采集卡8的采集频率不低于100KHz，最大可输入直流电压信号不低于±10V。