一种双探头差压流量传感器及其检测方法

本发明提供一种双探头差压流量传感器及其检测方法，传感器探头包括两个活塞缸和检测箱，活塞缸的一端设置有端盖，每个活塞缸的另一端通过流体通路分别与检测箱相连通，活塞缸内滑动设置有活塞，活塞与端盖之间沿活塞的滑动方向还设置有弹簧，端盖上开设有探头安置孔，探头安置孔内设置有光纤检测端，探头安置孔与活塞的端面相垂直，活塞正对探头安置孔的一侧上固定有反光部件，气源的供气方向指向两个流体通路的中间位置，且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。

1.一种双探头差压流量传感器，其特征在于：包括传感器探头(1)、光电转换器(2)和信号处理器(3)，传感器探头(1)包括检测箱(12)和两个活塞缸(11)，活塞缸(11)的一端设置有端盖(13)，每个活塞缸(11)的另一端通过流体通路(14)分别与检测箱(12)相连通，活塞缸(11)内滑动设置有活塞(15)，活塞(15)与端盖(13)之间沿活塞(15)的滑动方向还设置有弹簧(16)，端盖(13)上开设有探头安置孔(17)，探头安置孔(17)内设置有光纤检测端(19)，探头安置孔(17)与活塞(15)的端面相垂直，活塞(15)正对探头安置孔(17)的一侧上固定有反光部件(18)，两个活塞缸(11)中光纤检测端(19)的出射光纤(191)分别与一个光电转换器(2)相连，两个光电转换器(2)又分别与信号处理器(3)相连；检测箱(12)上具有流体入口(121)和流体出口(122)以使流体流经检测箱(12)的内部，还包括气源(124)，气源(124)的供气方向指向两个流体通路(14)的中间位置，且流体通路(14)和气源(124)分别设置于流体在检测箱(12)内部流通路径的相对两侧；每个光纤检测端(19)还分别对应设置有光源(4)、Y型耦合器(5)和光纤(6)，光源(4)设置于光纤(6)的一端用于产生光纤信号，光纤(6)的另一端经Y型耦合器(5)后分为检测光纤(61)和参考光纤(62)，检测光纤(61)接入所对应的光纤检测端(19)，并作为光纤检测端(19)的入射光纤，参考光纤(62)则单独连接至一个光电转换器(2)，且光电转换器(2)均与信号处理器(3)相连；所述的传感器检测流体流量的方法，方法如下：若检测箱(12)内无被测流体流动，则两个活塞缸(11)中活塞(15)的受力情况是相同的，两个活塞(15)的滑动距离相同或不滑动，光纤检测端(19)检测到两个活塞缸(11)内压差为零；若检测箱(12)内有被测流体流动，启动气源(124)吹气形成气流，则被测流体与气流在检测箱(12)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，流体在检测箱(12)内发生偏移，以致进入两个活塞缸(11)的混合流体之间具有压强差，通过光纤检测端(19)检测，并经光电转换及信号处理计算后，由输出值大小即可反映两个活塞缸(11)内流体的压力差值，再建立动量压差数学模型，推算得出流体动量。
2.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，其特征在于：弹簧(16)的一端固定于所对应的活塞(15)上，另一端固定于所对应的端盖(13)上。
3.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，其特征在于：两个活塞缸(11)以及两个活塞缸(11)内的活塞(15)和弹簧(16)的结构及规格均相同，两个活塞缸(11)内的光纤检测端(19)到所对应的反光部件(18)的初始距离也相同，且光纤检测端(19)与其所对应的反光部件(18)相垂直，流体通路(123)上均设置有过滤网(125)。
4.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，其特征在于：两个探头安置孔(17)均开设在所在端盖(13)的正中心位置，每个活塞缸(11)内的探头安置孔(17)、活塞(15)及弹簧(16)均同轴设置，反光部件(18)为反光镜或反光片，活塞(15)与活塞缸(11)的内壁之间设置有活塞密封圈(151)。
5.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，其特征在于：端盖(13)上还开设有贯通端盖(13)的压力补偿孔(131)。
6.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，其特征在于：光纤检测端(19)与反光部件(18)之间还设置有透光片(132)，透光片(132)为玻璃片，透光片(132)均设置于探头安置孔(17)位于端盖(13)内侧的端口处，且探头安置孔(17)的端口处通过透光片(132)封闭设置。
7.根据权利要求1所述一种双探头差压流量传感器，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(124)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。