一种基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置及方法，测量装置包括SLED宽带光源、三环偏振控制器、微波源、电光强度调制器、1:99分光器、电光调制器偏压控制器、铒放大器、多模环行器、第一1×2多模光分路器、多模传输光纤、第二1×2多模光分路器、第一微波光子探头、第一光敏元件、第一数据采集系统、第三1×2多模光分路器、第二微波光子探头、第二光敏元件、第二数据采集系统、高速光电探测器、低噪声放大器、微波探测器、计算机、管道、复杂流体。本发明专利技术能够实现对复杂流体的压力、截面含率、流动结构的频率、流动结构的速度、流动结构的尺寸等多参数的高精度测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电测试领域，具体为基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置及方法。

技术介绍

1、光纤与传统的电子传感器相比，具有结构简单、体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、实时在线检测等优点，特别适用于恶劣环境条件下复杂流体的参数测量，受到学者的广泛关注。

2、针对管道中复杂流体的流动参数，传统的测量技术或方法主要包括电导法、电容法、声学法、射线法以及差压法等。其中，电导法采用单传感器电极或探针测量气液两相的电导率变化，或者采用多组多电导电极来获取流场的时空变化结构，但难以获得较高的时空分辨率；电容法应用于流场空隙率等参数测量，取得了许多研究成果，但在“软场”重建性能及图像分辨率上有待进一步提高；声学法主要是利用超声波在气液两相中声波强度的衰减与流动特征的关系进行测量，与光波相比，由于其在传播载体中的传播速度较小，多次反射会对数据测量的精度产生影响；射线法利用射线吸收和散射原理进行检测，实现结构较为复杂。此外，这些复杂流体参数测量技术还存在包括易受电磁干扰、可测参数单一、测量精度低等不足之处。在实际应用中，往往还需对多个流动参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置，其特征在于，包括SLED宽带光源(1)、三环偏振控制器(2)、微波源(3)、电光强度调制器(4)、1:99分光器(5)、电光调制器偏压控制器(6)、铒放大器(7)、多模环行器(8)、第一1×2多模光分路器(9)、多模传输光纤(10)、第二1×2多模光分路器(11)、第一微波光子探头(12)、第一光敏元件(13)、第一数据采集系统(14)、第三1×2多模光分路器(15)、第二微波光子探头(16)、第二光敏元件(17)、第二数据采集系统(18)、高速光电探测器(19)、低噪声放大器(20)、微波探测器(21)、计算机(22)、管道(23)、复...

【技术特征摘要】

1.一种基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置，其特征在于，包括sled宽带光源(1)、三环偏振控制器(2)、微波源(3)、电光强度调制器(4)、1:99分光器(5)、电光调制器偏压控制器(6)、铒放大器(7)、多模环行器(8)、第一1×2多模光分路器(9)、多模传输光纤(10)、第二1×2多模光分路器(11)、第一微波光子探头(12)、第一光敏元件(13)、第一数据采集系统(14)、第三1×2多模光分路器(15)、第二微波光子探头(16)、第二光敏元件(17)、第二数据采集系统(18)、高速光电探测器(19)、低噪声放大器(20)、微波探测器(21)、计算机(22)、管道(23)、复杂流体(24)；

2.根据权利要求1所述的基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置，其特征在于，微波源(3)的频率能够被调谐；第一1×2多模光分路器(9)能够根据测量需求更换为1×n多模光分路器；第二1×2多模光分路器(11)和第三1×2多模光分路器(15)均是将其中一个输出端作为测量装置信号正向传播时的输入端，将输入端作为信号正向传播时的输出端。

3.根据权利要求1所述的基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置，其特征在于，多模传输光纤(10)与第一微波光子探头(12)所在的第一支路的总长度小于多模传输光纤(10)与第二微波光子探头(16)所在的第二支路上的多模传输光纤(10)的长度。

4.根据权利要求1所述的基于光域和微波域的复杂流动多参数测量装置，其特征在于，第一微波光子探头(12)由第一多模传感光纤(25)、第一弹簧(26)、第一锥形多模光纤(27)、第一密封件(28)和弯管不锈钢套筒(29)构成；利用光纤切割刀使第一多模传感光纤(25)的末端和第一锥形多模光纤(27)的入射端面光滑齐平，在同一直线上间隔设定的距离，此距离对应的光程差大于sled宽带光源(1)发出的光信号的相干长度，小于微波源(3)产生的微波扫频信号的相干长度，以形成非本征法布里-珀罗腔a；其中，第一锥形多模光纤(27)的锥角大小根据实际测量需要而调整；第一微波光子探头(12)的外部封装有弯管不锈钢套筒(29)，以达到机械保护的目的；第一锥形多模光纤(27)嵌入第一密封件(28)的中间，保证在弯管不锈钢套筒(29)中能够活动的同时拥有密封性；弯管不锈钢套筒(29)内部设有第一弹簧(26)和用于固定所述第一多模传感光纤(25)末端的固定板，第一弹簧(26)的一端套入第一锥形多模光纤(27)的入射端且与第一密封件(28)内壁接触，另一端套入第一多模传感光纤(25)的末端且与...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛婷，李松林，李铸平，吴斌，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：