基于分布式光纤温度传感技术的流速测量系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于分布式光纤温度传感技术的流速测量系统及其方法，涉及一种流速测量技术。本装置的结构是：传感光纤(20)置于流体(00)中，加热装置(30)、传感光纤(20)、分布式光纤温度测量仪(10)和流速计算装置(40)前后依次连接；通过加热装置(30)和传感光纤(20)测试流速，通过分布式光纤温度测量仪(10)将流速转换为温度值，通过流速计算装置(40)将温度值换算成流速。本发明能有效快速测量流体的流速场；能对流体的流速进行实时监控；监测简便，可以满足各种测量要求；适用于各种流体流速的测量，尤其适用于大体积流体不同位置流速的测量。

主权项

一种基于分布式光纤温度传感技术的流速测量方法，该方法基于的系统是：包括被测对象——流体(00)，设置有分布式光纤温度测量仪(10)、传感光纤(20)、加热装置(30)和流速计算装置(40)；传感光纤(20)置于流体(00)中，加热装置(30)、传感光纤(20)、分布式光纤温度测量仪(10)和流速计算装置(40)前后依次连接；分布式光纤温度测量仪(10)是一种将光信号转换成温度量的装置；传感光纤(20)是一种光纤温度传感器；加热装置(30)是一种给传感光纤(20)提供热源的装置；流速计算装置(40)是一种将温度换算成流速的装置；通过加热装置(30)和传感光纤(20)测试流速，通过分布式光纤温度测量仪(10)将流速转换为温度值，通过流速计算装置(40)将温度值换算成流速；分布式光纤温度测量仪(10)包括前后依次连接的激光组件(11)、光纤及光纤绕组温度传感器(12)、光电接受放大组件(13)、光纤波分复用器(14)和信号处理系统(15)；传感光纤(20)是一种线性分布光纤温度传感器；加热装置(30)包括前后依次连接的交流电源(31)、调压器(32)、稳压器(33)、整流器(34)和加热电线(35)；流速计算装置(40)包括前后依次连接的数据输入模块(41)、数据处理模块(42)和数据输出模块(43)；其特征在于：本方法是一种直接测量方法，采用直流电对放置于流体中的传感光纤加热，通过分布式光纤温度测量仪测量流体中传感光纤的温度，利用水力学、传热学的基本原理建立温差与流速、加热功率、水体导热系数之间的关系，并开发相应的计算程序，最终得到流速大小；其测量基本步骤为：①按照流速测量要求，将传感光纤制作成需要的形状放入流体中；②将传感光纤两头与分布式光纤温度测量仪连接好，将加热装置连接在传感光纤的两头；③采用分布式光纤温度测量仪测量流体中传感光纤的温度，得到传感光纤沿程流体的初始温度值；④启动加热装置，根据实际情况，采用适当的恒定功率对传感光纤加热，当传感光纤温度达到稳定时，测量此时传感光纤的温度；⑤将测量到的传感光纤温度值输入流速计算装置，按计算机软件编制程序得到不同传感光纤位置点的流体速度。