一种光纤光栅热膜风速测量仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光纤光栅热膜风速测量仪，属于风速测量技术领域，包括主壳体、测温机构和数据处理机构。主测温机构设于主壳体的内部且安装在封闭端上，测温机构包括加热金属膜和光纤组件，加热金属膜围设于光纤组件的外侧；数据处理机构包括光谱分析模块和数据处理模块。本实用新型专利技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪，能够通过光纤组件根据风速对加热金属膜温度的影响，生成对应的光功率信号，加热金属膜温度的变化与光功率呈函数关系，从而通过数据处理模块计算出外界风速的实时数值，可以避免电场磁场干扰以及探头对流场干扰而导致热线断裂的问题。本装置采用热量的变化测量风速，精度高，误差小，大幅提升了测量风速的效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅热膜风速测量仪


[0001]本技术属于风速测量
，更具体地说，是涉及一种光纤光栅热膜风速测量仪。

技术介绍

[0002]风能是一种清洁、安全，可再生的绿色资源，利用风能对环境污染少，效益好，对人类社会可持续发展具有重要意义，现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。我国风力资源丰富，可开发利用的风能储量为10亿千瓦。对风能的利用，特别是对我国沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，具有十分重要的意义。
[0003]然而，由于风速风向不稳定，产生的能量大小不稳定，且由于风能是新型能源，相应的使用设备并未成熟，转化效率较低，研究风速的测量，为提高风能的转化效率提供了基础。常用的风速计主要有风杯风速计，螺旋桨式风速计，热线风速计，数风俗仪以及声学风速计，而热膜风速测量仪利用流动的空气使加热的金属丝散热，通过测量散热速率得到风速，灵敏度较高，重复性好，便于携带且适合实时监测。但热膜风速测量仪的探头对流场有一定干扰，热线容易断裂，且易受电场磁场的影响，稳定性不好。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种光纤光栅热膜风速测量仪，旨在解决现有热膜风速仪在测量时易受电场磁场干扰，以及由于探头对流场有一定干扰导致热线容易断裂的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种光纤光栅热膜风速测量仪，包括：
[0006]主壳体，一侧开设有与外界连通的开口端，另一端为封闭端；
[0007]测温机构，设于所述主壳体的内部且安装在所述封闭端上，所述测温机构包括加热金属膜和光纤组件，所述加热金属膜围设于所述光纤组件的外侧，所述加热金属膜通过风速的变化而产生温度变化，所述光纤组件根据温度变化而生成对应的光功率变化信号；
[0008]数据处理机构，包括相互电连接的光谱分析模块和数据处理模块，所述光谱分析模块接收并分析光功率变化信号，且通过所述数据处理模块生成对应的风速信号。
[0009]在一种可能的实现方式中，还包括：
[0010]连接部分，连接所述测温机构和所述数据处理机构，所述连接部分包括光纤传输电缆、导线以及绝缘隔热层，所述光纤传输电缆电连接所述光纤组件和所述光谱分析模块，所述导线电连接所述加热金属膜和外置电源，所述绝缘隔热层围设在所述光纤传输电缆和所述导线的外周。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述测温机构的一侧具备绝缘板，所述光纤传输电缆
贯穿所述绝缘板电连接所述光纤组件，所述导线贯穿所述绝缘板电连接所述加热金属膜。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述加热金属膜的内侧设有第一导热保护层，外侧设有第二导热保护层。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第二导热保护层的单向导热保护膜，所述单向导热保护膜用于将外界环境的温度变化传递至所述加热金属膜，并阻隔所述加热金属膜的热量传递至外界环境。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述光纤组件包括相互熔接的输入光纤和输出光纤，所述输入光纤和所述输出光纤的外部均涂有温敏材料。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述光纤组件为FBG光纤光栅组件。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述主壳体为轻质高强绝热材料。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述加热金属膜为铂铑合金。
[0018]本技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪的有益效果在于：与现有技术相比，加热金属膜通电后达到特定温度，外界不同风速的变化通过主壳体的开口端与高温的加热金属膜热交换，从而使加热金属膜的温度形成变化，光纤组件根据加热金属膜的温度变化形成对应的光功率变化信号并传输至光谱分析模块，数据处理模块接收光功率变化信号后能够计算出对应的风速信号。本技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪，能够通过光纤组件根据风速对加热金属膜温度的影响，生成对应的光功率信号，加热金属膜温度的变化与光功率呈函数关系，从而通过数据处理模块计算出外界风速的实时数值，可以避免电场磁场干扰以及探头对流场干扰而导致热线断裂的问题。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本技术实施例提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪的结构示意图；
[0021]图2为本技术实施例提供的测温机构的剖视图。
[0022]附图标记说明：
[0023]100、主壳体；200、测温机构；201、加热金属膜；202、光纤组件；203、第一导热保护层；204、第二导热保护层；205、绝缘板；300、数据处理机构；400、连接部分。
具体实施方式
[0024]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0025]请参阅图1和图2，现对本技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪进行说明。一种光纤光栅热膜风速测量仪，包括主壳体100、测温机构200和数据处理机构300。
[0026]主壳体100的一侧开设有与外界连通的开口端，另一端为封闭端；测温机构200设于主壳体100的内部且安装在封闭端上，测温机构200包括加热金属膜201和光纤组件202，
加热金属膜201围设于光纤组件202的外侧，加热金属膜201通过风速的变化而产生温度变化，光纤组件202根据温度变化而生成对应的光功率变化信号；数据处理机构300包括相互电连接的光谱分析模块和数据处理模块，光谱分析模块接收并分析光功率变化信号，且通过数据处理模块生成对应的风速信号。
[0027]本技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪，与现有技术相比，加热金属膜201通电后达到特定温度，外界不同风速的变化通过主壳体100的开口端与高温的加热金属膜201热交换，从而使加热金属膜201的温度形成变化，光纤组件202根据加热金属膜201的温度变化形成对应的光功率变化信号并传输至光谱分析模块，数据处理模块接收光功率变化信号后能够计算出对应的风速信号。本技术提供的一种光纤光栅热膜风速测量仪，能够通过光纤组件202根据风速对加热金属膜201温度的影响，生成对应的光功率信号，加热金属膜201温度的变化与光功率呈函数关系，从而通过数据处理模块计算出外界风速的实时数值，可以避免电场磁场干扰以及探头对流场干扰而导致热线断裂的问题。
[0028]具体的，光谱分析模块为光谱分析仪，加热金属膜2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅热膜风速测量仪，其特征在于，包括：主壳体(100)，一侧开设有与外界连通的开口端，另一端为封闭端；测温机构(200)，设于所述主壳体(100)的内部且安装在所述封闭端上，所述测温机构(200)包括加热金属膜(201)和光纤组件(202)，所述加热金属膜(201)围设于所述光纤组件(202)的外侧，所述加热金属膜(201)通过风速的变化而产生温度变化，所述光纤组件(202)根据温度变化而生成对应的光功率变化信号；数据处理机构(300)，包括相互电连接的光谱分析模块和数据处理模块，所述光谱分析模块接收并分析光功率变化信号，且通过所述数据处理模块生成对应的风速信号。2.如权利要求1所述的一种光纤光栅热膜风速测量仪，其特征在于，还包括：连接部分(400)，连接所述测温机构(200)和所述数据处理机构(300)，所述连接部分(400)包括光纤传输电缆、导线以及绝缘隔热层，所述光纤传输电缆电连接所述光纤组件(202)和所述光谱分析模块，所述导线电连接所述加热金属膜(201)和外置电源，所述绝缘隔热层围设在所述光纤传输电缆和所述导线的外周。3.如权利要求2所述的一种光纤光栅热膜风速测量仪，其特征在于，所述测温机构(200...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄万超，宋卓颖，付正泽，尹卓文，刘海硕，张智星，刘丁一，刘思雨，陈天硕，卢文龙，丁森洋，杨建科，吕月伟，刘轩萌，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：