一种单活塞光纤流量传感器探头及其检测方法

本发明提供一种单活塞光纤流量传感器探头及其检测方法，传感器探头包括活塞缸和设置于活塞缸一侧的检测箱，活塞缸的两端分别由端盖封闭，活塞缸内滑动设置有活塞，活塞与端盖之间均设置弹簧和活塞杆，端盖上均开设有检测通孔，活塞杆一端固定于活塞上，另一端滑动设置于检测通孔内，且活塞杆的端部固定有反光部件，检测通孔的另一端还设置有光纤检测端，检测箱与活塞两侧的腔室分别通过一个流体通路相连通，流体通路和气源分别设置于流体在检测箱内部流通路径的相对两侧。以解决现有流量传感器探头多采用传统的动力测量方式，拥有测量精度不高、耗能大等局限，在很多场合不能很好地胜任的问题。本发明属于流量检测领域。

1.一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：包括活塞缸(1)和设置于活塞缸(1)一侧的检测箱(2)，活塞缸(1)的两端分别由端盖(3)封闭，活塞缸(1)内滑动设置有活塞(4)，活塞(4)与两端的端盖(3)之间均设置弹簧(5)和活塞杆(6)，弹簧(5)的一端固定于活塞(4)上，另一端固定于端盖(3)上，所述两端的端盖(3)上均开设有检测通孔(7)，活塞杆(6)的一端固定于活塞(4)上，另一端滑动设置于检测通孔(7)内，且滑动设置于检测通孔(7)内的活塞杆(6)的端部固定有反光部件(8)，检测通孔(7)的另一端还设置有光纤检测端(9)，光纤检测端(9)的光纤束由入射光纤(91)和出射光纤(92)集合铠装而成；检测箱(2)上具有流体入口(21)和流体出口(22)以使流体流经检测箱(2)的内部，检测箱(2)与活塞缸(1)中活塞(4)两侧的腔室分别通过一个流体通路(10)相连通，还包括气源(11)，气源(11)的供气方向指向两个流体通路(10)的中间位置，且流体通路(10)和气源(11)分别设置于流体在检测箱(2)内部流通路径的相对两侧。
2.根据权利要求1所述一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：活塞(4)两侧的弹簧(5)对称设置，且活塞(4)两侧的弹簧(5)的结构及规格均完全相同，活塞(4)位于两端端盖(3)的正中央位置时，活塞(4)两侧的弹簧(5)均处于自然状态。
3.根据权利要求2所述一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：两个检测通孔(7)均开设在所在端盖(3)的正中心位置，两个检测通孔(7)、活塞(4)及两个活塞杆(6)均同轴设置，反光部件(8)与光纤检测端(9)垂直设置，反光部件(8)为反光镜或反光片，活塞(4)与活塞缸(1)的内壁之间为滑动密封式结构，活塞杆(6)与检测通孔(7)之间也为滑动密封结构。
4.根据权利要求1所述一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：所述光纤检测端(9)的一端通过螺纹旋紧固定于检测通孔(7)内，端盖(3)为橡胶塞。
5.根据权利要求1所述一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：活塞(4)与活塞缸(1)的内壁之间设置有活塞密封圈(41)。
6.根据权利要求1所述一种单活塞光纤流量传感器探头，其特征在于：所述流体通路(10)上均设置有滤网(12)。
7.一种单活塞光纤传感器探头流量检测方法，其特征在于：包括光纤压差传感器探头和具有流体流通通路的检测箱(2)；光纤压差传感器探头包括有筒形的活塞缸(1)，活塞缸(1)内具有两个由滑动设置于活塞缸(1)内的活塞(4)分隔开的流体检测腔，两个流体检测腔分别与检测箱(2)相连通；检测箱(2)与两个流体检测腔分别通过两个流体通路(10)相连通，检测箱(2)处还对应设置有朝向两个流体通路(10)的中间位置喷气的气源(11)，且流体通路(10)和气源(11)分别设置于检测箱(2)内的流体流通通路的相对两侧，若检测箱(2)内有被测流体流动，启动气源(11)吹气形成气流，则被测流体与气流在检测箱(2)内发生相互作用，使得被测流体和气流的初始动量发生改变，混合流体在检测箱(2)内发生偏移，以致进入活塞缸(1)的混合流体在活塞(4)的两侧形成压强差，活塞(4)在两个流体检测腔压差的作用下，向低压一侧滑移，并通过光纤压差传感器探头检测压差，建立动量压差数学模型，推算得出流体动量。
8.根据权利要求7所述流量检测方法，其特征在于：所述动量压差数学模型如下：分析传动量与压差之间的关系，设气流的速度为V_s，被测流体的速度为V，其中V_s是由气源(11)发射出来的气流速度，为已知量，活塞两端压强差与两个流体的动量M_s/M有关，其中M为被测流体动量，M_s为气流动量，分别与与V²成正比；M＝kV²；k为常数；即：则：其中，k₁为已知量，从而在已知ΔP后即可求得V的值。
9.根据权利要求7所述流量检测方法，其特征在于：气源(11)的吹气方向与检测箱(2)内流体流通方向相垂直。