一種有源式光纖光柵法布里—珀羅干涉儀管道流量計的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測試測量裝置，尤其是涉及一種有源式光纖光柵法布里一珀羅干涉儀 管道流量計的結構。
【背景技術】
[0002] 流量測量在石油化工、生物醫學、能源計量、環境監測等領域占據著舉足輕重的地 位，是過程控制、貿易計量和科學研究中的重要測量手段。光纖流量傳感器是一種本質安 全、抗電磁干擾、耐腐蝕的新型傳感器，適用于分布式測量，具有大容量數據傳輸能力。近年 來，光纖流量傳感器發展迅速，種類繁多，如強度調制型光纖渦街流量傳感器、頻率調制型 光纖多普勒流量傳感器及波長調制型靶式光纖布拉格光柵流量傳感器。此類傳感器是一種 以傳感單元物理性變化為基礎的被動式無源流量傳感器，制作簡單、應用廣泛，但不具備性 能可調性，測量參數單一。
[0003] 隨著光纖傳感技術的發展，一種新型的主動有源光纖流量傳感器出現并逐步發 展，它具有多參數測量、靈敏度及測量范圍可調等優點。其實現方法為將光纖或光纖光柵與 金屬吸收材料相結合，利用栗浦源對金屬材料的激勵作用改變傳感局部特性并實現傳感性 能可調節功能。目前，國內外報道較多的為光纖光柵（fiberBragggrating，FBG)點式和光 散射分布式兩種有源流量傳感器，均采用電源或激光激勵對傳感區域金屬材料進行調制。 電源栗浦的光纖有源流量傳感器雖然減少了光纖中構建光耦合單元的程序，降低了制作難 度，但電的引入無疑使得光纖傳感器的天然優勢不復存在，如抗電磁干擾能力，耐腐蝕性 等，而且增加了系統的鏈路，使得系統變得龐大、笨重。與之相比，光激勵有源光纖流量傳感 器無需增加額外鏈路，具有無可比例的優越性，在生物化學、食品加工、石油化工、工業控制 等領域有著巨大的潛在應用價值。
[0004] 在管道內實現流量測量的主要方法有：1、建立流量傳動裝置，例如漩渦發生體、 流線型機體等，通過測量傳動參數獲得管道流量；2、測量管道單點風速，以此推算出管道 流量。光纖式流量計通常采用第二種方法來實現管道流量的測量。中國專利授權公告號 CN102564505B，授權公告日2014年7月30日，名稱為"基于光纖光柵的熱線式流量傳感器 件"的發明專利，提供了一種采用激光栗浦的金屬鍍膜光纖光柵流量傳感器。包括溫度補償 段光纖和流量測量段光纖；溫度補償段光纖纖芯寫入第一光纖光柵，流量測量段光纖纖芯 寫入第二光纖光柵，第二光纖光柵所在光纖的包層表面鍍有一層金屬離子形成金屬膜，溫 度補償段光纖和流量測量段光纖之間的錯位熔接區的耦合率通過調整溫度補償段光纖和 流量測量段光纖端面的橫向錯位距離來實現；第二光纖光柵的尺寸為4mm;錯位熔接區橫 向錯位距離為7~8μm，錯位熔接區反射率為5dB;金屬離子形成金屬膜是使用真空蒸發鍍 膜機進行鍍銀的，鍍銀長度為4mm，鍍銀厚度為25nm，銀的外表面鍍上Si02,厚度為100nm。 該技術方案實現了單點風速的測量。中國專利授權公告號CN102564504B，授權公告日2013 年9月4日，名稱為"多截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器"的發明專利，提供了一種多 個光纖光柵熱線式流量傳感流量傳感器結構。在測量管道的管壁上沿軸向設有多個鉆孔， 在每個徑向截面上設有2個以上鉆孔，每個鉆孔中分別安裝密封連接件，光纖通過密封連 接件固定在鉆孔內，尾纖分別從各自相對的一個鉆孔中引出，每個光纖中均串接一個光纖 光柵熱式流量傳感器件，同一徑向截面上光纖光柵熱式流量傳感器件保持均勾分布，并且 光纖光柵熱式流量傳感器件的溫度補償段光纖靠近尾纖的一端；光纖光柵熱式流量傳感器 件包括：溫度補償段光纖和流量測量段光纖；溫度補償段光纖纖芯寫入第一光纖光柵，流 量測量段光纖纖芯寫入第二光纖光柵，第二光纖光柵所在光纖的包層表面鍍有一層金屬離 子形成金屬膜，位于溫度補償段光纖和流量測量段光纖之間的錯位熔接區的耦合率通過調 整溫度補償段光纖和流量測量段光纖端面的橫向錯位距離來實現。該技術方案實現了管道 內部不同橫截面的多點風速測量。上述發明僅僅實現了管道內單點、多點的風速大小測量， 無法對管道流體流量大小進行有效測量。且傳感器件采用金屬薄膜具有易脫落、易氧化的 缺點，長期測量穩定性不佳。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術存在管道流量計易受強電磁干擾、僅可管道風速測量、金屬薄 膜易脫落造成測量穩定性不佳的技術問題，本發明提供一種根據待測流量環境狀況，測量 性能可調節、測量穩定性好、抗電磁干擾，能實現管道內流量的準確測量的管道流量計。 [0006] 本發明的技術方案是：一種有源式光纖光柵法布里一珀羅干涉儀管道流量計，它 包括圓形直管，圓形直管的同一個橫截面設有一組安裝孔，安裝孔貫通圓形直管相對應的 表面，安裝孔的中軸線相互平行，圓形直管相對應的表面的一對安裝孔穿過光纖，在圓形直 管內腔的光纖串接光纖光柵法布里一珀羅干涉結構，光纖連接有栗浦激光器。通過調節栗 浦激光功率就可以對測量靈敏度、范圍進行調節，操作簡單。光纖光柵法布里一珀羅干涉結 構矩陣式排布，消除了測量誤差，管道流量測量更準確。
[0007] 作為優選，光纖光柵法布里一珀羅干涉結構包括依次排列的單模光纖布拉格光柵I、摻雜光纖和單模光纖布拉格光柵II，三段光纖熔接一體外表面為光滑面；傳感器無需金 屬鍍膜，有效地提高了流量計使用穩定性，降低了制作難度及成本。
[0008] 作為優選，過圓形直管（1)中軸線設平面CC，平面CC與設有安裝孔的橫截面夾角 成直角，摻雜光纖過中心的橫截面與平面CC重合。
[0009] 作為優選，圓形直管孔徑為D，設有安裝孔的橫截面到圓形直管入口端的距離為 L，L與D關系為：L多? ;確保傳感區域流量充分發展。
[0010] 作為優選，光纖另一端穿過安裝孔伸出圓形直管外懸空，光纖懸空端面與光纖中 軸線夾角為7° - 9° ;消除端面菲涅爾反射對傳感信號的影響。
[0011] 作為優選，圓形直管兩端設有法蘭；方便與待測管道密封連接。
[0012] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過調節栗浦激光功率就可以對測量靈 敏度、范圍進行調節，操作簡單。光纖光柵法布里一珀羅干涉結構矩陣式排布，消除了測量 誤差，管道流量測量更準確。傳感器無需金屬鍍膜，有效地提高了流量計使用穩定性，降低 了制作難度及成本。
【附圖說明】
[0013] 附圖1為本發明連接示意圖； 附圖2為圖1中A-A剖視圖； 附圖3為圖2中B的放大立體圖。
[0014] 圖中：1_圓形直管；2-光纖；3-密封緊固件；11-法蘭；12-安裝孔；21-引出光纖 I;22_光纖光柵法布里一珀羅干涉結構；23-引出光纖II;221-單模光纖光柵I;222_摻 雜光纖；223-單模光纖光柵II。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
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