一種全光學(xué)化的流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)研宄領(lǐng)域，特別涉及一種全光學(xué)化的流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)工程和交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域。該監(jiān)測(cè)技術(shù)既可以進(jìn)行流體質(zhì)量流量計(jì)量工作，也可用于過(guò)程控制。市場(chǎng)上廣泛使用的是熱式質(zhì)量流量計(jì)，這種流量計(jì)中的傳感器是由熱敏電阻組成，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)電學(xué)的方法對(duì)傳感單元加熱。因此在監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在出現(xiàn)電火花的安全隱患，同時(shí)電熱絲還容易受到腐蝕。在存在汽油、煤油、液化石油氣等易燃易爆的液體的環(huán)境，以及瓦斯氣體、一氧化碳和乙炔等高危氣體或者是氯氣、氯化氫等腐蝕性氣體的工作環(huán)境下，這類傳統(tǒng)質(zhì)量流量計(jì)就無(wú)法適用。
[0003]隨著光纖技術(shù)的逐漸成熟，采用光纖進(jìn)行監(jiān)測(cè)成為研宄熱點(diǎn)。光纖主要由二氧化硅組成，具有非常強(qiáng)的抗腐蝕性，因此應(yīng)用場(chǎng)合不受環(huán)境限制。同時(shí)光纖監(jiān)測(cè)無(wú)需通過(guò)電子器件進(jìn)行傳感，因此避免了出現(xiàn)電火花的問(wèn)題。在傳感領(lǐng)域，光纖布拉格光柵(Fiber BraggGrating,FBG)由于其對(duì)溫度、應(yīng)力、折射率變化非常敏感，而成為業(yè)內(nèi)一個(gè)非常重要的傳感器件。因此，尋求一種利用FBG特性，能夠適用于各種流體，尤其是易燃易爆流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)的裝置和方法具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種全光學(xué)化的流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置，該裝置具有全光學(xué)化、小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)傳感單元皆由光纖構(gòu)成，具有非常強(qiáng)的抗腐蝕性，并且無(wú)產(chǎn)生電火花的隱患，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，尤其是能應(yīng)用于易燃易爆流體的監(jiān)測(cè)。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種全光學(xué)化的流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置，包括加熱光源、檢測(cè)光源、第一濾波式波分復(fù)用器、傳感單元和光譜分析設(shè)備，第一濾波式波分復(fù)用器分別與檢測(cè)光源、加熱光源和傳感單元連接，傳感單元與光譜分析設(shè)備相連；所述傳感單元為單模光纖-光熱光纖-單模光纖的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在兩段單模光纖上都刻寫有光纖光柵，形成法布里-珀羅腔，光熱光纖為共振腔；工作時(shí)，加熱光源發(fā)出的加熱光經(jīng)第一濾波式波分復(fù)用器后被傳感單元中的光熱光纖吸收，檢測(cè)光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)第一濾波式波分復(fù)用器后進(jìn)入傳感單元，然后透射光進(jìn)入光譜分析設(shè)備。本實(shí)用新型利用一對(duì)光纖光柵構(gòu)成的法布里-珀羅腔以及光熱光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)流體質(zhì)量流量的監(jiān)測(cè)。
[0006]優(yōu)選的，所述傳感單元與光譜分析設(shè)備之間還設(shè)置一第二濾波式波分復(fù)用器，該第二濾波式波分復(fù)用器包括一能量輸出端口，未被光熱光纖吸收的加熱光經(jīng)能量輸出端口離開監(jiān)測(cè)裝置，透射光經(jīng)第二濾波式波分復(fù)用器進(jìn)入光譜分析設(shè)備。因?yàn)榧訜峁夤饽芰勘容^大，增加這一第二濾波式波分復(fù)用器是為了引導(dǎo)殘留的加熱光光能量的方向，使其直接離開監(jiān)測(cè)裝置，而不是進(jìn)入到光譜分析設(shè)備，進(jìn)而保護(hù)光譜分析設(shè)備。
[0007]優(yōu)選的，所述光熱光纖長(zhǎng)度不超過(guò)2_。光熱光纖構(gòu)成的法布里-珀羅腔的腔體，腔體長(zhǎng)度越小，法布里-珀羅腔的共振峰之間的波長(zhǎng)間隔越大。光熱光纖長(zhǎng)度不超過(guò)2_，能夠保證光纖光柵的特征譜范圍之內(nèi)只出現(xiàn)一個(gè)法布里-珀羅腔的共振峰，給檢測(cè)帶來(lái)方便。
[0008]優(yōu)選的，所述光纖光柵為光纖布拉格光柵(FBG)，其長(zhǎng)度為2mm到6mm。
[0009]優(yōu)選的，所述流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置包括若干個(gè)干涉峰波長(zhǎng)位置不一樣的傳感單元，傳感單元放置在若干個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，各個(gè)傳感單元之間通過(guò)光纖串聯(lián)。若某監(jiān)控點(diǎn)流體質(zhì)量流量發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)標(biāo)注監(jiān)控點(diǎn)干涉峰波長(zhǎng)將發(fā)生漂移，從而可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控測(cè)量。
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0011]1、本實(shí)用新型在預(yù)知流體的種類和濃度的情況下，可以檢測(cè)任何不對(duì)光纖產(chǎn)生腐蝕的流體的質(zhì)量流量，特別是適用于易燃易爆流體質(zhì)量流量計(jì)量和易燃易爆流體過(guò)程控制，與傳統(tǒng)的流體質(zhì)量流量計(jì)相比，本實(shí)用新型采用的傳感單元是光纖傳感單元，尺寸很小，采用全光設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，暴露在易燃易爆流體中的傳感單元不需要任何電子器件，不會(huì)受外界電磁干擾，也不會(huì)產(chǎn)生電火花等安全隱患。
[0012]2、本實(shí)用新型的傳感單元全部采用光纖，與電熱絲相比，具有能長(zhǎng)期穩(wěn)定地在腐蝕性環(huán)境下工作的特點(diǎn)。
[0013]3、本實(shí)用新型采用光纖結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)信號(hào)能傳輸很長(zhǎng)的距離，可以做到遠(yuǎn)程在線監(jiān)控測(cè)量。
[0014]4、本實(shí)用新型可以在不同的監(jiān)控點(diǎn)處放置干涉峰波長(zhǎng)位置不一樣的傳感單元，并將各傳感單元用光纖串聯(lián)。若某監(jiān)控點(diǎn)易燃易爆流體質(zhì)量流量發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)標(biāo)注監(jiān)控點(diǎn)干涉峰波長(zhǎng)將發(fā)生漂移，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型裝置中傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，本實(shí)施例一種全光學(xué)化的流體質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)裝置，包括加熱光源1、檢測(cè)光源2、第一濾波式波分復(fù)用器3、傳感單元4、第二濾波式波分復(fù)用器5和光譜分析設(shè)備6。其中加熱光源1、檢測(cè)光源2、傳感單元4均分別與第一濾波式波分復(fù)用器3連接，第二濾波式波分復(fù)用器5分別連接傳感單元4另一端、光譜分析設(shè)備6。
[0020]本實(shí)施例中的傳感單元結(jié)構(gòu)如圖2所示，傳感單元4為單模光纖(4-1)-光熱光纖(4-3)-單模光纖(4-5)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，三者通過(guò)熔接機(jī)熔接而成。兩段單模光纖4-1和4-5上分別刻寫有光纖布拉格光柵4-2和4-4，形成法布里-珀羅腔，光熱光纖4-3為共振腔，本實(shí)