一種基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于液壓系統(tǒng)流體測量的多功能流量傳感器，特別是具備壓力和溫度同時測量的光纖光柵內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器，屬于光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)及工程應(yīng)用中，流體的流量是需要經(jīng)常測量和控制的參數(shù)之一。傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)子式流量計，由于受機械結(jié)構(gòu)的限制，測量誤差較大。后來發(fā)展的電磁流量計、超聲波流量計和聲學多普勒流量計，雖然測試精度有所提高，但易受電磁干擾，使用成本較高。光纖光柵是利用在光纖纖芯中形成的空間周期性折射率分布來改變光波在光纖中傳播行為的一種新興光子器件。光纖光柵傳感器是利用光纖光柵中心反射波長對外界物理量的敏感原理，進行封裝和設(shè)計后形成的一種新型光纖傳感器，具有尺寸小、重量輕、易于組成分布式測試網(wǎng)絡(luò)，且具備較強的抗電磁干擾能力等突出優(yōu)點。
[0003]光纖光柵溫度及應(yīng)變(應(yīng)力)傳感器的發(fā)展已較為成熟，以光纖光柵為敏感元件進行流量測量也有一些公開報道，如基于文丘里管結(jié)構(gòu)的光纖光柵流量傳感器(陳建軍，張偉剛，涂勤昌等，基于光纖光柵的高靈敏度流速傳感器，光學學報，2006，26(8):1136-1139):基于渦街結(jié)構(gòu)的光纖光柵流量傳感器(李紅民，高宏偉，劉波等，一種新型的光纖光柵潤街流量傳感器，傳感技術(shù)學報，2006,19(4):1195-1197);基于祀式結(jié)構(gòu)的光纖光柵流量傳感器(李川，趙聰，許江淳，靶式光纖光柵液體流量計，發(fā)明專利，申請?zhí)?20090094845.0，公開號:CN101629836A)等。這些光纖光柵流量傳感器，仍局限于對流量單個參數(shù)的測試，已難以滿足當前測控技術(shù)領(lǐng)域中多參數(shù)、分布式傳感的發(fā)展需求。而且文丘里管結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、安裝體積較大；渦街結(jié)構(gòu)和靶式結(jié)構(gòu)流量計，均存在阻礙流體流動的可動部件，不適宜用于高壓及較快流速的測量。
[0004]基于差壓原理的光纖光柵流量傳感器，如蔣奇，楊猛，高芳芳等提出的雙光纖光柵壓差流量計(實用新型專利，申請?zhí)?201220063173.4，授權(quán)公告號:CN202547700U)和壓差流量計(發(fā)明專利，申請?zhí)?201210043012.3，申請公布號:CN102607651);崔建成，肖博軒，宋彥圣等提出的基于光纖光柵微壓差傳感的微小管徑高壓噴嘴流量裝置(實用新型專利，申請?zhí)?201220353252.9，授權(quán)公告號:CN202648714U)等，仍然僅針對流量參數(shù)進行測量，而且隨著測量時間增加，被測流體溫度的變化會直接影響流量的測量精度，均沒有很好解決光纖光柵對溫度和應(yīng)變交叉敏感的問題。而且后者裝配較為復(fù)雜、安裝困難，不易實現(xiàn)可靠密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有光纖光柵傳感器僅針對單一參數(shù)測量的不足，提供一種安裝簡便、易于密封，并可同時對被測流體的流量、壓力和溫度等參數(shù)進行同時測量，并能夠解決光纖光柵溫度應(yīng)變交叉敏感問題的傳感器。
[0006]現(xiàn)將本發(fā)明技術(shù)解決方按敘述如下:
[0007]本發(fā)明一種基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器，由光纖光柵壓力傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵流量傳感器構(gòu)成，其特征在于:所述的光纖光柵流量傳感器還包括主閥體、標準噴嘴、取壓腔體、密封端蓋、墊片、合金膜片、異形墊片、密封圈、緊固螺釘；所述的標準噴嘴嵌入主閥體中；采用不同中心波長的光纖光柵封裝于合金膜片上；主閥體兩端留有管接頭螺紋，用于和被測管道的連接；標準噴嘴前后分別留有取壓孔，通過取壓腔體作用于合金膜片的兩側(cè)；流體流過標準噴嘴形成的節(jié)流口時在合金膜片兩側(cè)產(chǎn)生壓差，并作用于合金膜片上，使其產(chǎn)生形變，粘結(jié)在合金膜片上的光纖光柵則將形變量轉(zhuǎn)換為其對應(yīng)中心波長的變化；所述的光纖光柵壓力傳感器、光纖光柵溫度傳感器以及光纖光柵流量傳感器作為三組敏感元件，通過光纖耦合器連接到光纖光柵解調(diào)裝置上，實現(xiàn)對流量、壓力及溫度參數(shù)的同時測量。
[0008]本發(fā)明進一步提供一種基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器，其特征在于:主閥體與取壓腔體之間采用面密封，并用多個緊固螺釘進行固定；密封端蓋用于壓緊合金膜片，墊片用于實現(xiàn)高壓流體側(cè)的密封；密封端蓋與取壓腔體之間采用異形墊片和密封圈進行密封；通過異形墊片與取壓腔體內(nèi)部的鍵槽配合，防止固定端蓋旋緊時帶動異形墊片及合金膜片的轉(zhuǎn)動，從而避免粘貼在合金膜片上的光纖光柵受到剪切力而損壞。
[0009]本發(fā)明進一步提供一種基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器，其特征在于:在流體入口端設(shè)有單獨的取壓孔，并安裝光纖光柵壓力傳感器，實現(xiàn)對被測流體壓力參數(shù)的測量；所述的光纖光柵溫度傳感器安裝在主閥體上，不與流體直接接觸，實現(xiàn)對被測流體溫度的間接測量，光纖光柵溫度傳感器作為參考光柵，解決光纖光柵對應(yīng)變和溫度的交叉敏感問題。
[0010]本發(fā)明進一步提供一種基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器，其特征在于:所述的光纖光柵流量傳感器、光纖光柵壓力傳感器和光纖光柵溫度傳感器采用中心波長不同的光纖光柵，并通過光纖耦合器對外形成同一接口，與光纖光柵解調(diào)裝置或者其它光纖器件及測試設(shè)備進行連接，以利用流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的不同光纖光柵中心反射波長進行編碼，實現(xiàn)同時對被測流體的流量、壓力及溫度參數(shù)的測量。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:能夠利用光纖光柵實現(xiàn)被測流體的流量、壓力和溫度多參數(shù)的同時測量，并解決了光纖光柵對應(yīng)變及溫度的交叉敏感問題。通過采用獨特的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于傳感器的裝配、提高光纖光柵傳感器制作的效率和成品率；同時可以有效減小傳感器的體積，便于安裝及使用。
【附圖說明】
[0012]圖1基于光纖光柵的內(nèi)嵌式標準噴嘴多功能流量傳感器