УСТРОЙСТВО, ВЫПОЛНЕННОЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ ДВИЖУЩЕЙСЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, И СООТВЕТСТВЕННЫЙ СПОСОБ

1. Устройство, выполненное с возможностью детектирования физической величины движущейся текучей среды, при этом устройство включает в себя:
- тело (2) датчика, выполненное с возможностью простираться в движущуюся текучую среду, при этом тело датчика содержит волоконную брэгговскую решетку (FBG) датчика (3, 7, FBG) на основе волоконной брэгговской решетки для генерирования сигнала детектора, относящегося к колебанию, по меньшей мере, гибкой части (2В) тела (2) датчика; и
- блок (3) обработки сигналов детектора;
при этом упомянутая часть (2В) тела датчика имеет частоту собственных механических колебаний, которая определяется выражением:
0.
-1/2
f=f(1+K∙rho),
0
3
3
где f - частота собственных колебаний гибкой части (2В) в текучей среде (Гц), f - начальная частота собственных колебаний гибкой части (2В) в вакууме (Гц), rho - плотность текучей среды (кг/м) и K - постоянная (м/кг), связанная с размерами и массой гибкой части (2В),
при этом блок обработки выполнен с возможностью детектирования частоты f собственных механических колебаний гибкой части (2В) тела (2) датчика, используя сигнал детектора, и измерения физической величины на основе детектированной частоты f собственных механических колебаний.
2. Устройство по п. 1, в котором тело датчика имеет гибкий элемент (2В), который несет волоконную брэгговскую решетку (FBG), при этом частота f собственных колебаний представляет собой частоту собственных колебаний гибкого элемента (2В).
3. Устройство по п. 2, в котором гибкий элемент (2В) простирается параллельно пути потока текучей среды.
0
4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором блок обработки выполнен с возможностью детектирования отклонения основной частоты f собственных колебаний гибкой части (2В) тела (2) датчика от начальной частоты f собственных колебаний данной части (2В).
0
5. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором блок обработки имеет запоминающее устройство или соединен с запоминающим устройством, выполненным с возможностью хранения начальной частоты f собственных колебаний.
6. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором частота собственных колебаний гибкой части (2В) тела датчика меньше 10000 Гц, например, меньше 2000 Гц.
7. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором тело (2) датчика имеет жесткую часть (2А) для присоединения тела датчика к стенке канала для текучей среды, гибкий элемент (2В), который включает в себя волоконную брэгговскую решетку (FBG) и соединен с жесткой частью (2А), и оптическое волокно, которое включает в себя волоконную брэгговскую решетку (FBG) и проходит через жесткую часть (2А) к гибкой части (2В).
8. Устройство по любому из пунктов 1-3, включающее в себя возбудитель колебаний или связанное с возбудителем колебаний, выполненным с возможностью возбуждения колебания гибкой части (2В) тела (2) датчика, используя движущуюся текучую среду.
9. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором тело датчика представляет собой вихреобразующий элемент (2), который выполнен с возможностью образования вихрей (V) Кармана в текучей среде во время работы.
K
10. Устройство по п. 9, в котором частота (f) вихрей Кармана, характеризующая вихри (V), создаваемые вихреобразующим элементом (2), может быть детектирована, используя сигнал датчика на основе волоконной брэгговской решетки (FBG), относящийся к соответствующей волоконной брэгговской решетке (FBG) вихреобразующего элемента (2).
K
11. Устройство по п. 10, в котором частота (f) вихрей Кармана ниже частоты собственных колебаний тела (2) датчика или его части (2В).
12. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором толщина гибкой части тела датчика меньше 4 мм, например, меньше 2 мм.
13. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором частота собственных колебаний упомянутой части (2В) тела датчика связана со вторым пиком в частотном спектре сигнала детектора, при этом упомянутый второй пик является отдельным от первого, относящегося к частоте вихреобразования, пика в частотном спектре.
14. Устройство по п. 13, в котором первый пик частоты и второй пик частоты отделены на, по меньшей мере, 100 Гц.
15. Устройство по п. 13, в котором блок обработки выполнен с возможностью детектирования упомянутых пиков частот и, в частности, детектирования частоты указанных пиков.
16. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором блок обработки выполнен с возможностью определения частотного спектра сигнала детектора.
17. Устройство по любому из пунктов 1-3, в котором физическая величина представляет собой плотность (rho) текучей среды.
18. Устройство, выполненное с возможностью детектирования физической величины движущейся текучей среды, например, устройство по любому из предшествующих пунктов, при этом устройство включает в себя:
- тело (2) датчика, выполненное с возможностью простираться в движущуюся текучую среду, при этом тело датчика содержит волоконную брэгговскую решетку (FBG) датчика (3, 7, FBG) на основе волоконной брэгговской решетки для генерирования сигнала детектора, относящегося к колебанию, по меньшей мере, гибкой части (2В) тела (2) датчика; и
0
- блок обработки, при этом блок обработки имеет запоминающее устройство или связан с запоминающим устройством, выполненным для хранения начальной частоты f собственных колебаний части (2В) тела датчика, при этом блок обработки выполнен с возможностью использования сигнала детектора для детектирования основной частоты собственных колебаний гибкой части (2В) тела (2) датчика и для определения отклонения детектированной основной частоты собственного колебания гибкой части (2В) тела (2) датчика от сохраненной начальной частоты собственных колебаний части (2В).
19. Устройство по п. 18, в котором блок обработки выполнен с возможностью определения физической величины на основе детектированного отклонения.
20. Способ детектирования физической величины, например плотности, движущейся текучей среды, например, используя устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором текучая среда вызывает колебание гибкой части (2В) тела датчика на первой частоте, при этом детектируют частоту собственных колебаний колеблющейся части (2В), при этом частота собственных колебаний является отдельнойот первой частоты, при этом детектированную частоту собственных колебаний обрабатывают для определения физической величины.
21. Способ по п. 20, включающий в себя: возбуждение вихрей, которые приводят к колебаниям гибкой части (2В) на частоте вихреобразования, которая ниже частоты собственных колебаний, и детектирование частоты вихреобразования.
22. Способ по п. 21, в котором частоту вихреобразования и частоту собственных колебаний детектируют, используя один и тот же датчик.
23. Способ по любому из п.п. 20-22, в котором частоту собственных колебаний детектируют, используя волоконную брэгговскую решетку (FBG).
24. Способ по любому из п.п. 20-22, при этом способ включает в себя:
- обеспечение тела (2) датчика, который простирается в движущуюся текучую среду, при этом тело датчика содержит волоконную брэгговскую решетку (FBG) датчика (3, 7, FBG) на основе волоконной брэгговской решетки, которая генерирует сигнал детектора, относящийся к колебанию, по меньшей мере, гибкой части (2В) тела (2) датчика, при этом упомянутая часть (2В) тела датчика имеет частоту собственных механических колебаний, которая определяется выражением:
0.
-1/2
f=f(1+K.rho),
0
3
3
где f - частота (Гц) собственных колебаний гибкой части (2В) в текучей среде, f - начальная частота (Гц) собственных колебаний гибкой части (2В) в вакууме, rho - плотность текучей среды (кг/м) и K - постоянная (м/кг), связанная с размерами и массой гибкой части (2В),
при этом способ дополнительно включает в себя: обработку упомянутого сигнала детектора для детектирования основной частоты f собственных механических колебаний гибкой части (2В) тела (2) датчика и определение физической величины на основе частоты f собственных механических колебаний.
25. Способ по любому из п.п. 20-22, включающий в себя:
- обеспечение тела (2) датчика, который простирается в движущуюся текучую среду, при этом тело датчика содержит волоконную брэгговскую решетку (FBG) датчика (3, 7, FBG) на основе волоконной брэгговской решетки, которая генерирует сигнал детектора, относящийся к колебанию, по меньшей мере, гибкой части (2В) тела (2) датчика; и
- обработку сигнала детектора для детектирования основной частоты собственных механических колебаний гибкой части (2В) тела (2) датчика; и
- определение отклонения детектированной основной частоты собственных колебаний гибкой части (2В) от заданной начальной частоты собственных колебаний части (2В).
26. Способ по п. 24, в котором обработка включает в себя использование частотного спектра сигнала датчика и, в частности, детектирование пика в данном спектре, пик которого связан с упомянутой основной частотой собственных колебаний.
27. Способ по любому из п.п. 20-22, в котором частота собственных колебаний составляет менее 1000 Гц.