一种光纤位置变换器，包括：磁或电磁组件，磁致伸缩材料的一个或多个片段，光纤布拉格光栅传感器，对磁场不可穿透的材料的杆，以及光纤。一个或多个传感器被固定在磁致伸缩材料的片段上，所述磁致伸缩材料的片段固定到一个杆上，而且可能仅纵向放置。光纤布拉格光栅传感器具有不同的波长并且由相同的光纤制成。所包含的磁或电磁组件可由ＮｄＦｅＢ（钕硼铁）或ＴｂＤｙＦｅ（铽、镝和铁）的金属合金，如ＴＸ，Ｔｅｒｐｈｅｎｏｌ－Ｄ或其它材料制成。本发明专利技术被应用到油井中的控制流量阀，并且其还涉及变换器的位置的校准方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请基于2005年5月17日提出的巴西专利申请No.PI0501790-4的内容，并要求该申请的优先权，而且其内容在此引入作为参考。
本专利技术涉及位置变换器，校准变换器的方法和测量在陆上和离岸设施中的深井中的设备的位置的方法。本专利技术特别是有关流量控制阀(称为“节流器”)的应用。
技术介绍
有些制造商已经商业上开发了基于干涉量度学或光强度的光纤位置变换器。Fiso的位置变换器属于该第一个类别，如在文献“Fiso’sWhite-Light Fabry-Perot Fiber-Optics Sensors”；Fiso TechnologiesInc.中的描述。“Philtec Fiber optic Displacements Sensors”，PhiltecInc.2002中给出的Philtec位置变换器当前使用光强度测量法。其它未达到商业状态的众所周知的设备有：基于干涉量度学的臂上(on anarm)变换器，在文献F.Ruan；Y.Zhou；Y.Loy；S.Mei，Ch.Liaw和J.Liu的“A Precision Fiber Optic Displacement Sensor Based onReciprocal Interferometry”；Optics Communication，No.176，pp105-112，2000中描述，以及基于反射棱镜的变换器，在Y.Takamatsu；K.Tomota和T.Yamashita的“Fiber-optic PositionSensor；Sensors and Actuators”，N°A21-A23，pp435-437，1990中描述。-->基于干涉量度学的变换器依赖于开口的使用，从该开口光从光纤射出并将被某种类型的反射镜反射。这就带来一个缺陷，因为反射镜可以相对于光纤位移，导致需要机械地对准光束以及导致与光学表面(光纤和反射镜的尖端)的洁净度有关的问题。此外，如果处理必须要放置在光纤末端的变换器，串行复用是不可能的。光纤线相对于表面的角度不重合的高度灵敏性是基于需要可视均匀目标表面的光强度的变换器的一个缺陷，当表面反射较弱时结果精度降低。铁磁材料在多数情况下可能发生的磁致伸缩是经受磁场的一个片段的长度的变化；磁致伸缩材料响应于在发现该片段的区域中磁场强度的变化而膨胀或收缩。这种效应相对于所施加的场是对称的，仅在一个方向上有失真而与磁场信号无关。已经存在某些应用，这些应用利用这些磁致伸缩材料(例如在构造用于测量磁场和扭矩的设备中)，但迄今为止，极少有应用足够大得用作位置传感器。在这些应用中发现有专利JP10253399-A和US6232769-BI，而且这些专利在以下文献中描述：Koshi Kondo的“Dynamic behavior of Terfenol-D”；J.of Alloys and Compounds 258(1997)56-60；E.Hristoforou，H.Chiriac，M.Neagu，V.Karayannis的“On the calibration of positon sensor based onmagnetic delay lines”；Sensors and Actuator，A59(1997)89-93；E.Hristoforou，D.Niarchos，H.Chiriac，M.Neagu的“A coilymagnetostrictive delay line arrangement for sensing applications”；Sensors and Actuator A91(2001)91-94以及H.Chiriac，C.S.Marinescu的“New positon sensor based on ultra acousticstanding waves in FeSiB amorphous wires”；Sensors and Actuator 81(2000)174-175。所有这些引证的上述应用都是基于通过用磁致伸缩材料做成的连杆(杆/棒)或波导进行的声波传播的原理。这些传感器组件是感应的或光的，而且位置是通过测量与发射组件、线轴或磁或电磁组件的位置相关的时间间隔来确定的。它们都需要一个电子电-->路与该测量位置相邻而且具有30mm到300mm之间的动态范围。同样，在专利US 5,821,743中描述的位置测量设备是这样一种设备，它包括通过测量的场延伸的磁致伸缩波导和用于产生显示磁铁的位置的信号的设备。其具有压电陶瓷组件。专利US 5,394,488提出了速度传感器，并且J.Mora，A.Díez，J.L.Cruz，M.V.Andrés的文献“A Magnetostrictive sensorinterrogated by fber gratings for DC-current and Temperaturediscrimination”；IEEE Photonics Tech.Letters 12(2000)1680-1682不涉及位置的测量。它们解决了上面提到的基于磁致伸缩材料和光纤布拉格光栅传感器的联合使用的问题。通过包含来自其光学幻象的信息，光纤布拉格光栅传感器提供了一种很容易被复用的绝对测量，具有传统的传感系统已经被视为无法胜任的应用。光纤布拉格光栅传感器的波长变化值通过以下公式与温度的变化和失真相关：ΔλB/λB-K1ΔT+K2e其中λB是传感器反射的波长的值，米为单位，ΔT是温度变化，单位为℃，且表示传感器所经受的失真，单位m/m，而K1和K2是取决于特定部件的常数。在当前已知的不同类型的位置变换器中使用了各种技术：电容的、光学的、感应的和光纤的。流行的技术是使用电感应作为功能原理。这种类型的位置变换器相比其它类型的位置变换器的主要优点是其高阻抗品质，因为由于缺乏物理接触，在传感器组件上的磨损极少。其相对于前面那些变换器的最大优点是在潮湿环境和振动中在恶劣条件下其性能不改变地工作。然而，它们易受电磁干扰的影响。最近的技术是基于光纤。存在不仅一种而是多种技术，它们共同使用光纤作为用于测量的光导。在这些技术中，有一些是基于布拉格网络的，但是迄今为止它们尚未被应用于位置变换器。除了其良好的性能和构成简单之外，光纤传感器和变换器的最大-->优点是在靠近测量点处没有电信号，这使得这些传感器和变换器对保密类的领域内的应用是完全安全的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是利用高可靠的、健壮的光纤开发一种基于布拉格网络技术的位置变换器，尤其适合于油井内侧的流出控制阀。本专利技术一方面提供一种光纤位置变换器，用于基于磁致伸缩材料的特性的单轴移动，并且使用布拉格网络作为传感组件。磁场源和磁致伸缩材料片段(与光纤布拉格光栅传感器相连)之间的相对位置的变化引起了该片段的尺寸的变化，这将诱发由光纤布拉格光栅传感器所反射的波长的变化。当磁场的空间相关性已知时，由这些传感器所反射的波长将与已经发生的位移相关。本专利技术还提供用于校准光纤位置变换器的位置的方法。本专利技术提供一种位置变换器，包括：磁或电磁组件；磁致伸缩材料的至少一个片段；至少两个光纤布拉格光栅传感器；支撑组件；以及光纤；其中所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种位置变换器，包括：磁或电磁组件；磁致伸缩材料的至少一个片段；至少两个光纤布拉格光栅传感器；支撑组件；以及光纤；其中所述两个传感器中的至少一个被固定到所述磁致伸缩材料的至少一个片段，所述磁致 伸缩材料的至少一个片段由所述支撑组件支撑，并且所述支撑组件相对于所述磁或电磁组件的移动被限制于单个轴。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】BR 2005-5-17 PI0501790-41.一种位置变换器，包括：磁或电磁组件；磁致伸缩材料的至少一个片段；至少两个光纤布拉格光栅传感器；支撑组件；以及光纤；其中所述两个传感器中的至少一个被固定到所述磁致伸缩材料的至少一个片段，所述磁致伸缩材料的至少一个片段由所述支撑组件支撑，并且所述支撑组件相对于所述磁或电磁组件的移动被限制于单个轴。2.根据权利要求1的位置变换器，其中所述至少两个光纤布拉格光栅传感器具有不同的波长。3.根据权利要求1或2的位置变换器，其中所述光纤布拉格光栅传感器由相同的光纤制成。4.根据前述权利要求中的任何一项的位置变换器，还包括远程读取系统，所述远程读取系统包含宽带光源，耦合器，以及光谱分析和检测系统。5.根据前述权利要求中的任何一项的位置变换器，还包括用于光纤布拉格光栅传感器的询问的可应用的配置。6.根据前述权利要求中的任何一项的位置变换器，其中仅提供磁致伸缩材料的单个片段，并且仅仅其中一个光纤布拉格光栅传感器固定在所述片段上。7.根据权利要求1到5中的任何一项的位置变换器，其中仅提供磁致伸缩材料的单个片段，并且两个光纤布拉格光栅传感器均固定于所述片段，定向于不同的方向。8.根据权利要求1到5中的任何一项的位置变换器，其中每个所述光纤布拉格光栅传感器被固定到磁致伸缩材料的不同片段。9.根据权利要求8的位置变换器，其中所述磁致伸缩材料的多个片段沿杆被间隔，使得所述杆的位置相对于所述磁/电磁组件一对一标识。10.根据前述权利要求中的任何一项的位置变换器，其中所述磁或电磁组件是固定的并且位于所述杆的前面或侧面。11.根据权利要求1到9中的任何一项的位置变换器，其中所述磁或电磁组件包含孔并且被所述杆穿过。12.根据前述权利要求中的任何一项的位置变换器，其中所述磁或电磁组件由NdFeB(钕硼铁)制成。13.根据前述...
【专利技术属性】
技术研发人员：若泽L阿里亚斯维达尔，里卡多穆尼奥斯费雷塔斯，阿瑟M巴尔博扎布拉加，路易斯C格德斯瓦伦特，安东尼奥C奥利韦拉布鲁诺，埃利奥R卡瓦略，
申请(专利权)人：巴西石油公司，里约热内卢天主教教皇大学，
类型：发明
国别省市：BR[]
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