阅读说明：本技术 一种流速探测器及其使用方法 (Flow velocity detector and application method thereof ) 是由 不公告发明人 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种流速探测器及其使用方法,流体改变两磁铁间的相对位置,改变流速探测器外的磁场；通过探测流体内磁铁产生的磁场,确定流体的流速。一方面,因为磁场与物质的相互作用弱,测量结果受外界环境的影响小,所以测量的准确度和灵敏度高。另一方面,本发明中,信息传递路径简单,可靠性高。此外,本发明中只有磁铁和弹性部件等器件,没有复杂的电子或光学元件,结构简单。(The invention provides a flow velocity detector and a using method thereof.A fluid changes the relative position between two magnets and changes a magnetic field outside the flow velocity detector; the flow rate of the fluid is determined by detecting the magnetic field generated by the magnets in the fluid. On one hand, because the interaction between the magnetic field and the substance is weak, the measurement result is less influenced by the external environment, and therefore the measurement accuracy and sensitivity are high. On the other hand, the invention has simple information transmission path and high reliability. In addition, the invention only has devices such as a magnet, an elastic component and the like, does not have complicated electronic or optical elements and has simple structure.)

一种流速探测器及其使用方法

技术领域

本发明涉及流速探测领域，具体涉及一种流速探测器及其使用方法。

背景技术

流速是指流体在单位时间内流过的距离。流速测量在工程实践和认知自然界中具有重要意义。现有技术中，探测深埋于地下的管道中流体的流速或深海中海水的流速灵敏度和准确度低、器件复杂。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种流速探测器及其使用方法。

该流速探测器包括器壁、第一磁铁、第二磁铁、弹性部件、孔洞、受力部，第一磁铁固定于器壁上，第二磁铁固定连接弹性部件，弹性部件固定连接于器壁上，器壁上设有孔洞，受力部穿过孔洞与第二磁铁固定连接。测量流速时，流体作用到受力部，从而改变第一磁铁与第二磁铁间的相对位置，从而改变器壁外的磁场，通过探测器壁外的磁场，探测流体的流速。

更进一步地，第一磁铁固定于器壁内的上部，所述第二磁铁通过导轨限制于器壁的下部。

更进一步地，第一磁铁的中部设有凹槽，第二磁铁尺寸小于第一磁铁的凹槽，以便于第二磁铁受力后，第二磁场能够进入第一磁场的凹槽。

更进一步地，第一磁铁与第二磁铁的异性磁极相对设置。

更进一步地，弹性部件为弹簧。

该流速探测器的使用方法包括如下步骤：

第一步、将所述流速探测器放置于流体中，流速探测器在流体外激发磁场；与未放入流体中相比，流速探测器外的磁场将发生变化；

第二步、在流体外，固定金刚石颗粒，金刚石颗粒中均含有氮-空位色心，应用预定波长的激发光照射金刚石颗粒，同时应用微波导线向金刚石颗粒施加预设频率范围的扫频微波，收集金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射的荧光，通过分析荧光强度与微波频率之间的关系，确定该处的磁场；

第三步、测量所测量磁场处与流速探测器之间的相对位置；

第四步、通过分析磁场与测量磁场的点与流速探测器之间的相对位置关系，确定流速。

本发明的有益效果：本发明提供了一种流速探测器及其使用方法，流体改变两磁铁间的相对位置，改变流速探测器外的磁场；通过探测流体内磁铁产生的磁场，确定流体的流速。一方面，因为磁场与物质的相互作用弱，当探测深海或者深埋与地下管道中流体的流速，磁铁所产生的磁场与海水或者土壤作用弱，测量结果受外界环境的影响小，所以测量的准确度和灵敏度高。另一方面，磁场是有流体内的磁场产生的，信息的传播途径是从流体内到流体外，是单程路径。以往的探测技术中，需要在流体外产生信号，该信号需要传递到流体中的敏感元件，敏感元件改变信号后，信号传递到流体外，信息的传递是双程路径。所以，本发明中，信息传递路径简单，可靠性高。此外，本发明中只有磁铁和弹性部件等器件，没有复杂的电子或光学元件，结构简单。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是流速探测器的示意图。

图2是第一磁铁和第二磁铁位置相对关系的示意图。

图中：1、器壁；2、第一磁铁；3、第二磁铁；4、弹性部件；5、孔洞；6、受力部。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例

本发明提供了一种流速探测器及其使用方法。

如图1所示，该流速探测器包括器壁1、第一磁铁2、第二磁铁3、弹性部件4、孔洞5、受力部6，第一磁铁2固定于器壁1的上部，第二磁铁3固定连接弹性部件4，弹性部件4固定连接于器壁1上，第二磁铁3通过导轨限制于所述器壁1的下部，防止第一磁铁2和第二磁铁3发生上下方向的位移。器壁1上设有孔洞5，受力部6穿过孔洞5与第二磁铁3固定连接。测量流速时，流体作用到受力部6，从而改变第一磁铁2与第二磁铁3间的相对位置，从而改变器壁1外的磁场，通过探测器壁1外的磁场，探测流体的流速。在实际应用中，第一磁铁2可以设置于器壁1上部的中间位置，也可以设置于器壁1远离孔洞5的一侧，这要根据所要测量的流速的大小决定。如果需要测量大流速，则第一磁铁2设置于器壁1远离孔洞5的一侧。更进一步地，第一磁铁2的位置是可移动的，以适应不同流速测量的需要。

更进一步地，如图2所示，第一磁铁2的中部设有凹槽，第二磁铁3的尺寸小于第一磁铁2的凹槽，以便于第二磁铁3的上部可以穿过凹槽。这样一来，流速探测器外部磁场对第一磁铁2和第二磁铁3的相对位置更敏感，导致最后对流速的测量也更敏感。

更进一步地，第一磁铁2与第二磁铁3的异性磁极相对设置，以便于在流速探测器外部产生更强的磁场。

更进一步地，弹性部件4为弹簧，弹性部件4还可以为防锈的橡胶材料。

流速探测器的使用方法，包括如下步骤：

第一步、将流速探测器放置于流体中，流速探测器在流体外激发磁场；与未放入流体中相比，流速探测器外的磁场将发生变化。

第二步、在流体外，固定金刚石颗粒，金刚石颗粒中均含有氮-空位色心，应用预定波长的激发光照射金刚石颗粒，同时应用微波导线向金刚石颗粒施加预设频率范围的扫频微波，收集金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射的荧光，在磁场和微波的共同作用下，金刚石氮-空位色心的能级分裂，通过分析荧光强度与微波频率之间的关系，确定该处的磁场；预设激光的波长为532纳米，预设微波的扫频范围为2.8GHz-2.94GHz。

第三步、测量所测量磁场处与流速探测器之间的相对位置；所测的磁场强度依赖于该相对位置。

第四步、通过分析磁场与测量磁场的点与流速探测器之间的相对位置关系，确定流速。

本发明提供了一种流速探测器及其使用方法，流体改变第一磁铁2和第二磁铁3间的相对位置，改变流速探测器外的磁场；通过探测流体内磁铁产生的磁场，确定流体的流速。一方面，因为磁场与物质的相互作用弱，当探测深海或者深埋与地下管道中流体的流速，磁铁所产生的磁场与海水或者土壤作用弱，测量结果受外界环境的影响小，所以测量的准确度和灵敏度高。另一方面，磁场是由流体内的磁铁产生的，信息的传播途径是从流体内到流体外，是单程路径。以往的探测技术中，需要在流体外产生信号，该信号传递到流体中的敏感元件，敏感元件改变信号后，信号再传递到流体外，信息的传递是双程路径。本发明中，信息传递路径简单，可靠性高。此外，本发明中只有磁铁和弹性部件4等器件，没有复杂的电子或光学元件，结构简单、性能稳定。更重要地，本发明将金刚石颗粒氮-空位色心测磁技术用以深海或深埋地下管道中流体的流速，所测量的位置与海平面或底面距离远，环境复杂，本发明将上述测磁技术的高灵敏度与实际需要的长距离和环境复杂性高结合，解决了现有技术准确度低、灵敏度低等缺点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。