【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流量测量，尤其涉及一种差压式光纤流量计及光纤差压流量计校准系统。
技术介绍
1、在航空航天、国防军工、工业生产等国民经济的各个领域，广泛用到了各种流量传感器。目前常用的流量传感器主要应用了包括涡轮式、涡街式、超声式、靶式、差压式等原理的流量测量技术。传统的流量检测主要是通过电学传感器来测量振动、压差、电磁切割、超声等信号，是目前主要使用的流量传感器。随着技术的发展，越来越多的应用场合的环境温度高，或者有强烈电磁干扰，或者测量的空间很小，或者传输管道很细，传统的流量传感器的使用中就可能会遇到各种测量问题。
2、光纤传感器具有抗电磁干扰、传感器端无需供电、耐高温、传感器尺寸小、检测精度高等优点，非常适合用于传统电学传感器难以应用的场合。用光纤传感技术来开发新型的流量测量技术，能够解决现有流量传感器在高温、强电磁干扰、易燃易爆、狭窄空间流量测量的技术难题，是一类新型的流量传感器。
3、目前已经提出了很多种光纤流量传感器。与本申请比较接近的相关专利申请有以下部分。专利申请201610245151.2(一种插入式垂直轴涡轮光纤流量传感检测系统)是对传统的涡轮流量计的改造，直接将涡轮插入进管道中，流体带动涡轮转动，在管道外面用光纤强度传感器来检测涡轮的转动数量来计算出流量。专利申请201210465819.6(一种基于波登管的光纤流量计)本质上是一种涡街流量计，它在管道中间放置一涡街发生器，后面跟一片金属板，金属板通过波登管将涡街的振动传递出去，在外部用光纤光栅检测振动信号，根据涡街的振动频率获得流量。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种差压式光纤流量计及光纤差压流量计校准系统，能够解决现有技术中测量精度较低、耐高温性能差、抗干扰能力差的技术问题。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种差压式光纤流量计，差压式光纤流量计包括：阻流孔板，阻流孔板设置在流体管道中，阻流孔板用于沿流体前进方向产生压力差；第一引压孔和第一光纤压力传感器，第一引压孔设置在阻流孔板的一侧且位于流体流动方向的上游，第一光纤压力传感器位于第一引压孔内，第一光纤压力传感器用于测量第一管道压力，第一引压孔与阻流孔板之间的距离与流体管道的直径相同；第二引压孔和第二光纤压力传感器，第二引压孔设置在阻流孔板的另一侧且位于流体流动方向的下游，第二光纤压力传感器位于第二引压孔内，第二光纤压力传感器用于测量第二管道压力，第二引压孔与阻流孔板之间的距离与流体管道的直径的一半相同；流量计算单元，流量计算单元分别与第一光纤传感器和第二光纤传感器连接，流量计算单元用于根据第一管道压力和第二管道压力计算获取管道流量。
3、进一步地，阻流孔板具有节流孔和锥形孔，节流孔与锥形孔相连通，节流孔沿流体流动方向的各个截面直径均相同，锥形孔的截面直径沿流体流动方向逐渐增大。
4、进一步地，第一光纤压力传感器和第二光纤压力传感器的结构均包括硅片、玻璃基座、光纤、光纤毛细管、玻璃套管和压力计算单元，硅片与玻璃基座通过阳极键合相连接，光纤设置在光纤毛细管内，光纤毛细管设置在玻璃套管内，玻璃套管与玻璃基座相连接，光纤的端面与硅片之间的距离为腔长，压力计算单元根据腔长的大小计算获取管道压力。
5、进一步地，差压式光纤流量计还包括第一引压管和第二引压管，第一引压管设置在第一引压孔内，第一光纤压力传感器与第一引压管连接，第二引压管设置在第二引压孔内，第二光纤压力传感器与第二引压管连接。
6、进一步地，管道流量qm可根据计算获取，其中，ρ为流体密度，d为节流孔的直径，vb为第二引压孔所在管道截面的流体速度，μ为收缩系数，ψ为取压系数，ca为第一引压孔处的修正系数，cb为第二引压孔处的修正系数，β为节流孔直径与流体管道直径的比值，p1为第一引压孔所在截面处的实际测量压力，p2为第二引压孔所在截面处的实际测量压力。
7、进一步地，取压系数ψ可根据计算获取，收缩系数可根据计算获取，其中，pa为第一引压孔所在截面处的理论压力，pb为第二引压孔所在截面处的理论压力，d'为锥形孔的最大孔端直径。
8、进一步地，节流孔的直径为3mm，节流孔的高度为0.1mm，锥形孔为45°锥形孔，阻流孔板的厚度为0.5mm。
9、根据本专利技术的又一方面，提供了一种差压式光纤流量计，差压式光纤流量计包括：阻流孔段，阻流孔段的一端与第一流体管道连接，阻流孔段的另一端与第二流体管道连接，第一流体管道和第二流体管道的直径相同，阻流孔段为弧形管道，阻流孔段用于沿流体前进方向产生压力差；第一引压孔和第一光纤压力传感器，第一引压孔设置在阻流孔板的一侧且位于流体流动方向的上游，第一引压孔与弧形管道的圆心之间的连线与弧形管道的弧形中心线之间的夹角为45°，第一光纤压力传感器位于第一引压孔内，第一光纤压力传感器用于测量第一管道压力，第一引压孔与阻流孔板之间的距离与流体管道的直径相同；第二引压孔和第二光纤压力传感器，第二引压孔设置在阻流孔板的另一侧且位于流体流动方向的下游，第二引压孔与弧形管道的圆心之间的连线与弧形管道的弧形中心线之间的夹角为45°，第二光纤压力传感器位于第二引压孔内，第二光纤压力传感器用于测量第二管道压力，第二引压孔与阻流孔板之间的距离与流体管道的直径的一半相同；流量计算单元，流量计算单元分别与第一光纤传感器和第二光纤传感器连接，流量计算单元用于根据第一管道压力和第二管道压力计算获取管道流量。
10、进一步地，管道流量qm'可根据计算获取，其中，ρ为流体密度，d为弧形管道的管道直径，r为阻流孔段的弯管中心线半径，p1'为第一引压孔所在截面处的实际测量压力，p2'为第二引压孔所在截面处的实际测量压力。
11、根据本专利技术的另一方面，提供了一种光纤差压流量计校准系统，光纤差压流量计校准系统包括电学质量流量计、如上所述的差压式光纤流量计和校准单元，电学质量流量计和差压式光纤流量计串联设置在流体管道内，电学质量流量计用于获取第一管道流量，差压式光纤流量计用于获取第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种差压式光纤流量计，其特征在于，所述差压式光纤流量计包括：
2.根据权利要求1所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述阻流孔板(10)具有节流孔(10a)和锥形孔(10b)，所述节流孔(10a)与所述锥形孔(10b)相连通，所述节流孔(10a)沿流体流动方向的各个截面直径均相同，所述锥形孔(10b)的截面直径沿流体流动方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述第一光纤压力传感器(30)和所述第二光纤压力传感器(50)的结构均包括硅片(31)、玻璃基座(32)、光纤(33)、光纤毛细管、玻璃套管(34)和压力计算单元，所述硅片(31)与所述玻璃基座(32)通过阳极键合相连接，所述光纤(33)设置在所述光纤毛细管内，所述光纤毛细管设置在所述玻璃套管(34)内，所述玻璃套管(34)与所述玻璃基座(32)相连接，所述光纤(33)的端面与所述硅片(31)之间的距离为腔长，所述压力计算单元根据所述腔长的大小计算获取管道压力。
4.根据权利要求3所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述差压式光纤流量计还包括第一引压管(6
5.根据权利要求4所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述管道流量qm可根据计算获取，其中，ρ为流体密度，d为所述节流孔(10a)的直径，vB为所述第二引压孔(40)所在管道截面的流体速度，μ为收缩系数，ψ为取压系数，CA为所述第一引压孔(20)处的修正系数，CB为所述第二引压孔(40)处的修正系数，β为节流孔(10a)直径与流体管道直径的比值，P1为所述第一引压孔(20)所在截面处的实际测量压力，P2为所述第二引压孔(40)所在截面处的实际测量压力。
6.根据权利要求5所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述取压系数ψ可根据计算获取，所述收缩系数可根据计算获取，其中，PA为所述第一引压孔(20)所在截面处的理论压力，PB为所述第二引压孔(40)所在截面处的理论压力，d'为所述锥形孔(10b)的最大孔端直径。
7.根据权利要求1所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述节流孔(10a)的直径为3mm，所述节流孔(10a)的高度为0.1mm，所述锥形孔(10b)为45°锥形孔(10b)，所述阻流孔板(10)的厚度为0.5mm。
8.一种差压式光纤流量计，其特征在于，所述差压式光纤流量计包括：
9.根据权利要求8所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述管道流量qm'可根据计算获取，其中，ρ为流体密度，D为所述弧形管道的管道直径，R为所述阻流孔段(80)的弯管中心线半径，P1'为所述第一引压孔(20)所在截面处的实际测量压力，P2'为所述第二引压孔(40)所在截面处的实际测量压力。
10.一种光纤差压流量计校准系统，其特征在于，所述光纤差压流量计校准系统包括电学质量流量计(200)、如权利要求1至9中任一项所述的差压式光纤流量计(100)和校准单元，所述电学质量流量计(200)和所述差压式光纤流量计(100)串联设置在流体管道内，所述电学质量流量计(200)用于获取第一管道流量，所述差压式光纤流量计(100)用于获取第二管道流量，所述校准单元分别与所述电学质量流量计(200)和所述差压式光纤流量计(100)连接，所述校准单元用于根据所述第一管道流量和所述第二管道流量完成对所述差压式光纤流量计(100)的校准。
...【技术特征摘要】
1.一种差压式光纤流量计，其特征在于，所述差压式光纤流量计包括：
2.根据权利要求1所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述阻流孔板(10)具有节流孔(10a)和锥形孔(10b)，所述节流孔(10a)与所述锥形孔(10b)相连通，所述节流孔(10a)沿流体流动方向的各个截面直径均相同，所述锥形孔(10b)的截面直径沿流体流动方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述第一光纤压力传感器(30)和所述第二光纤压力传感器(50)的结构均包括硅片(31)、玻璃基座(32)、光纤(33)、光纤毛细管、玻璃套管(34)和压力计算单元，所述硅片(31)与所述玻璃基座(32)通过阳极键合相连接，所述光纤(33)设置在所述光纤毛细管内，所述光纤毛细管设置在所述玻璃套管(34)内，所述玻璃套管(34)与所述玻璃基座(32)相连接，所述光纤(33)的端面与所述硅片(31)之间的距离为腔长，所述压力计算单元根据所述腔长的大小计算获取管道压力。
4.根据权利要求3所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述差压式光纤流量计还包括第一引压管(60)和第二引压管(70)，所述第一引压管(60)设置在所述第一引压孔(20)内，所述第一光纤压力传感器(30)与所述第一引压管(60)连接，所述第二引压管(70)设置在所述第二引压孔(40)内，所述第二光纤压力传感器(50)与所述第二引压管(70)连接。
5.根据权利要求4所述的差压式光纤流量计，其特征在于，所述管道流量qm可根据计算获取，其中，ρ为流体密度，d为所述节流孔(10a)的直径，vb为所述第二引压孔(40)所在管道截面的流体速度，μ为收缩系数，ψ为取压系数，ca为所述第一引压孔(20)处的修正系数，cb为所述第二引压孔(40)处的修正系数，β为节流孔(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，宋志强，李春辉，李启明，杨水旺，张庆柏，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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