具体实施方式

使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明一实施例提供的一种气体流速测量装置的结构示意图；如图1所示，本申请提供一种气体流速测量装置，装置包括：光源10、光纤20、气体腔30、石墨烯薄膜40、金属颗粒层50和光探测器60，光纤20的两侧分别设置有光源10和气体腔30，且光源10产生的光信号通过光纤20达到气体腔30的内部，气体腔30内部与光纤20相对的面设置为石墨烯薄膜40，石墨烯薄膜40靠近光纤20的一侧设置有金属颗粒层50，气体腔30的两个相对的面上分别设置有进气口31和出气口32，光探测器60设置在气体腔30远离光纤20的一侧，用于检测气体腔30出射的光信号的共振波长。

该光纤20的两端分别设置有光源10和气体腔30，该光源10一般采用激光光源10，该气体腔30的形状根据实际需要而定，在此不做具体限定，在实际应用中，该气体腔30一般设置在长方体空腔结构，且长方体空腔结构的一个面设置为石墨烯薄膜40，该光纤20远离该光源10的一端伸入到该气体腔30内部，且该光纤20与该石墨烯薄膜40相对设置，使得该光源10产生的光信号，通过该光纤20直接传递到该石墨烯薄膜40上，该石墨烯薄膜40靠近该光纤20的一侧设置有金属颗粒层50，一般的，该金属颗粒层50上的金属颗粒的长处为纳米尺寸，该金属颗粒层50上排布着纳米尺寸的金属颗粒，使得光信号在到达该石墨烯薄膜40之前，与该金属颗粒层50上的金属颗粒发生耦合，即该光信号与金属颗粒层50的金属颗粒发生共振，使得光信号的部分能量被金属颗粒层50的金属颗粒吸收，进而使得光信号的强度发生改变，剩余的光信号通过该金属颗粒层50到达石墨烯薄膜40，通过该石墨烯薄膜40传递到光探测器60上，该光探测器60用于检测气体腔30出射的光信号的共振波长的变化，且该气体腔30的两个相对的面上分别设置有进气口31和出气口32，一般的，可以将该进气口31和出气口32分别与光纤20的轴线垂直设置，该进气口31和出气口32分别用于进气和出气，当需要对气体流速进行测量的时候，将待测气体通入该气体腔30的进气口31，由于该石墨烯薄膜40具有一定的弹性，该石墨烯薄膜40在待测气体的作用下产生形变，即该石墨烯薄膜40涨起或者凹陷，该石墨烯薄膜40的形状发生改变，进而使得金属颗粒层50也发生形变，进而改变该石墨烯薄膜40上该金属颗粒层50中的金属颗粒之间的间距，进而改变该金属颗粒层50中的金属颗粒与光信号的共振情况，光源10产生的光信号通过该光纤20传递到该气体腔30中，在该气体腔30中与该金属颗粒发生共振，使得部分光信号的能量被吸收，其余能量通过该石墨烯薄膜40，由于该石墨烯薄膜40使得该光信号与该金属颗粒层50的共振情况发生改变，进而使得通过该石墨烯薄膜40到达光探测器60的光信号的量发生改变，通过光探测器60检测气体腔30出射的光信号的共振波长的变化，并通过气体腔30出射的共振波长的变化与待测气体流速的关系，得到气体流速，由于本申请将气体流速的问题转化为光学问题，进而使得对气体流速的检测更加准确，且灵敏度更高，并且本申请的装置结构简单，操作简单，可以满足简单的对气体流速进行测量的要求，在实际应用中，该气体腔30的体积、该进气口31和该出气口32的尺寸根据实际需要而定，在此不做具体限定，即使得本申请的装置便于各种场合测量；另外，由于本申请使用光学参数计算气体流速，由于光的变化是敏感的，所以该设计计算得到的气体流速灵敏度高；由于光纤传输信号损耗低，抗干扰能力强，所以测得的信号受本身损耗的影响和外界信号的干扰的影响很小，因此使得本申请对气体流速的检测更加准确；并且由于本申请的装置设置有排气口，在测量完成以后，可通过排气口将气体吸出继续下次测量，即可实现多次重复使用。

图2为本发明一实施例提供的另一种气体流速测量装置的结构示意图；如图2所示，可选地，该装置还包括第一弹性部70和第二弹性部80，第一弹性部70和第二弹性部80分别设置在石墨烯薄膜40的两端，用于将石墨烯薄膜40进行固定，且第一弹性部70靠近进气口31，第二弹性部80靠近出气口32。

该第一弹性部70和第二弹性部80的材料为弹性材料，即该第一弹性部70和第二弹性部80在力的作用下可以发生形变，该第一弹性部70和第二弹性部80用于将该石墨烯薄膜40进行固定，当需要对待测气体流速进行检测的时候，该第一弹性部70和第二弹性部80在气体压强的作用下发生形变，进而使得该石墨烯层的形变程度更大，从而使得该金属颗粒层50的形变程度改变更大，进而使得本申请的装置对气体流速的检测更加灵敏准确，在实际应用中，靠近该进气口31的为第一弹性部70，靠近该出气口32的为第二弹性部80。

可选地，该第一弹性部70的弹性系数小于第二弹性部80的弹性系数。

将该第一弹性部70的弹性系数设置为小于该第二弹性部80的弹性系数，即靠近该进气口31的第一弹性部70的弹性系数较小，靠近该出气口32的第二弹性部80的弹性系数较大，使得当待测气体通过该气体腔30时，该石墨烯薄膜40靠近该出气口32一端的形变量大于靠近该进气口31一端的形变量，从而引起石墨烯薄膜40有角度上的变化，入射光相对于金属颗粒也发生了倾斜，使得金属颗粒之间的表面等离激元共振得到更大的改变，使得到达光探测器60的共振波长的变化更大，进而增加本申请的装置检测气体流速的灵敏度。

图3为本发明一实施例提供的另一种气体流速测量装置的结构示意图；如图3所示，可选地，该装置还包括：第一阀门90和第二阀门91，第一阀门90设置在进气口31，第二阀门91设置在出气口32，第一阀门90和第二阀门91分别用于控制进气口31和出气口32的打开和闭合。

该第一阀门90设置在进气口31，第二阀门91设置在出气口32，第一阀门90和第二阀门91分别用于控制进气口31和出气口32的打开和闭合，控制该第一阀门90可以控制进气口31是否进气，控制该第二阀门91控制该出气口32是否进气，一般的该第一阀门90和第二阀门91同时打开或者闭合。

图4为本发明一实施例提供的另一种气体流速测量装置的结构示意图；如图4所示，可选地，该出气口32和进气口31不对称设置，且进气口31靠近光纤20设置，出气口32远离光纤20设置。

该出气口32和进气口31不对称设置，即使得该进气口31和该出气口32错开设置，如此设置使得进气口31靠近光纤20，出气口32远离光纤20，进而使得处于上部分的石墨烯薄膜40离流入的待测气体较远，受到的压力较小，处于下部分的石墨烯薄膜40离流入的待测气体较近，受到的压力较大，更一步的使得贵金属颗粒其角度发生大的变化，从而引起到达光探测器60的共振波长的变化更大，更加的增加测量的灵敏度和准确性。

可选地，该金属颗粒层50的金属颗粒靠近进气口31的一侧金属颗粒的数量大于靠近出气口32一侧的金属颗粒的数量。

将石墨烯薄膜40上的金属颗粒层50的金属颗粒设置为上半部分的金属颗粒较多，下半部分的金属颗粒较少。由于上部分有更多的贵金属颗粒，上部分的质量大于下部分的，使得当有气体流入时，上部分的偏转角小于下部分的偏转角，从而使得石墨烯薄膜40角度的偏转程度更大，即该改进使得石墨烯薄膜40上半部分形变相对与下半部分更小，使得石墨烯薄膜40角度的偏转程度更大，从而引起到达光探测器60的共振波长的变化更大，更加的增加测量的灵敏度。

可选地，该金属颗粒层50的材料为贵金属材料。

该金属颗粒层50的金属颗粒层50的材料可以为贵金属中的一种，也可以为贵金属中的多种，在此不做具体限定。

本申请提供的气体流速测量装置，装置包括：光源10、光纤20、气体腔30、石墨烯薄膜40、金属颗粒层50和光探测器60，光纤20的两侧分别设置有光源10和气体腔30，且光源10产生的光信号通过光纤20达到气体腔30的内部，气体腔30内部与光纤20相对的面设置为石墨烯薄膜40，石墨烯薄膜40靠近光纤20的一侧设置有金属颗粒层50，金属颗粒层50为纳米尺寸的金属颗粒，气体腔30的两个相对的面上分别设置有进气口31和出气口32，且进气口31和出气口32分别与光纤20的轴线垂直，光探测器60设置在气体腔30远离光纤20的一侧，用于检测气体腔30出射的光信号的共振波长的变化；当需要对待测气体流速进行检测时，将待测气体通入到该气体流速测量装置的气体腔30中，由于石墨烯薄膜40具有韧性，在气体的压强的作用下，该石墨烯薄膜40的形状发生改变，进而改变该石墨烯薄膜40上该金属颗粒层50中的金属颗粒之间的间距，进而改变该金属颗粒层50中的金属颗粒与光信号的共振情况，光源10产生的光信号通过该光纤20传递到该气体腔30中，在该气体腔30中与该金属颗粒发生共振，使得部分光信号的能量被吸收，其余能量通过该石墨烯薄膜40，由于该石墨烯薄膜40使得该光信号与该金属颗粒层50的共振情况发生改变，进而使得通过该石墨烯薄膜40到达光探测器60的光信号的量发生改变，通过光探测器60检测气体腔30出射的光信号的共振波长的变化，并通过气体腔30出射的共振波长的变化与待测气体流速的关系，得到气体流速，由于本申请将气体流速的问题转化为光学问题，进而使得对气体流速的检测更加准确，且灵敏度更高，并且本申请的装置结构简单，操作简单，可以满足简单的对气体流速进行测量的要求。

本申请提供一种气体流速测量系统，系统包括：处理器、显示器和上述任意一项的气体流速测量装置，显示器和处理器依次与气体流速测量装置的光探测器60电连接，处理器用于根据气体腔30出射的共振波长的变化与待测气体流速的关系，得到气体流速，显示器用于将得到的气体流速进行显示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。