[發(fā)明專利]光纖光柵小量程滲壓傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910014914.2
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101545817A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 周忠;王昌;劉統(tǒng)玉
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01F23/14
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 曲志波

技術領域

本發(fā)明是涉及一種壓力傳感器，尤其是一種利用布拉格光纖光柵檢測滲水線和水位的水壓傳感器。

背景技術

光纖光柵傳感器是通過對光纖光柵的特殊封裝使其對待測參量敏感，并且通過光纖光柵波長的變化來測量待測參量的，如溫度、壓力、來實現(xiàn)多點檢測、實時檢測。目前，光纖光柵傳感器已被廣泛應用于各種建筑結構、航空航天、海洋探測等諸多科學研究領域，屬于一種非常先進的在線檢測技術。

在礦壩的浸潤線的測量方面已有的光纖光柵水位傳感器均是檢測較大量程，對較淺水位均不太準確且反應遲鈍。所以在實際應用上一直未有進展。

已經(jīng)有的一種光纖光柵傳感器如圖7；包括箱體26、柵格30、支板29、膜片28、和光纖光柵7，箱體底部設有柵格，箱體內部設有支板，支板上設有膜片，膜片上用膠粘有光纖光柵，光纖光柵通過光纖與光信號解調裝置連接。使用時把箱體放入測量位置，水經(jīng)過底部柵格進入箱體內，對支板產(chǎn)生一個壓力，壓力經(jīng)膜片傳遞到光纖光柵上(專利號ZL200720020682.8)。其缺點是：由于采用光柵直接粘在膜上，膜在變形時其中心點形變最大會造成波形信號變形展寬無法檢測。沾在膜邊又需要更大的壓力去使膜片變形更大。

另外還有一種光纖光柵傳感器如圖8；殼體31由兩部份組成，在兩部份之間安裝有平膜片33，平膜片一側的殼體上安裝有透水石36，平膜片上安裝有傳力桿34，平膜片另一側安裝有等強度梁32，等強度梁的兩側粘貼有光纖光柵35，殼體上帶有光纖引出構件(專利號ZL200620021100.3)。這種結構是：等強度梁的形變本身就需要較大的應力，且又通過傳力桿傳導，等強度梁與傳力桿是靠自身彈性接觸這樣就會產(chǎn)生一定的機械間隙誤差，為了抵消等強度梁、平膜片的彈力需要的壓力也較大。以上兩種現(xiàn)有的光纖光柵傳感器檢測較小水位時其分辨率太低不適于使用，并且自身體積較大檢測的線性較差，精度低，因此一直不能在實際應用中推廣。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了提供一種礦壩實用的浸潤線的監(jiān)測光纖壓力傳感器，并可適用于所有流體壓強及溫度的在線測量。

本發(fā)明所采用的技術方案是：它包括管狀支架和與之水密封的外殼，其特征是還有串聯(lián)在一起的第一布拉格光纖光柵和第二布拉格光纖光柵，邊緣固定設置于管狀支架兩端的波紋狀膜片和特型膜片，所述波紋狀膜片和特型膜片與管狀支架結合部水密封，所述管狀支架與外殼的結合部水密封，所述管狀支架上還設置有一端支承第一布拉格光纖光柵和第二布拉格光纖光柵連接部并使第一布拉格光纖光柵處于自由懸空狀態(tài)的可調整架，所述波紋狀膜片和特型膜片的中心分別固定設置于連桿兩端，所述連桿上設置有平臺，所述可調整架的另一端和平臺之間預緊地固定設置有第二布拉格光纖光柵，所述第二布拉格光纖光柵與外接光纜連接。所述外接光纜為鎧裝光纜。

在所述連桿上設置有微動調整結構。所述微動調整結構是在所述連桿上設置有外螺紋和與之配合的調整螺母，在所述管狀支架上設置有套裝在連桿上的彈簧支座，在所述彈簧支座和調整螺母之間的連桿上套裝有彈簧。微動調整結構可以用來調整波紋膜片的受力情況引導變形方向并抵消特型膜片的彈力，并可以在一定范圍內調整波紋膜片的變形量從而使每個探頭的檢測系數(shù)一致，如當兩個探頭全放在十米深水中時，一個探頭送出光的波長變化量是1nm，另一個探頭送出的光的波長變化量是2nm時，可以通過調整調整螺母改變調整彈簧的受力狀況來改變雙聯(lián)膜片的應力狀況，使兩個探頭的變化全是2nm。

可調整架即用來調整第二布拉格光柵13的初始狀態(tài)也是進行溫度調整的結構。所述可調整架的材料為鋁合金。光纖光柵受溫度的影響是非常嚴重的問題，因此必須采用溫度補償，本結構利用材料的熱膨脹系數(shù)的不同來進行補償。可調整架是用鋁合金制作，其熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的2.1倍，可調整架固定在支架上，用來補償可調整架和連桿上的平臺之間的金屬材料在受溫度影響時的變化量。

在所述外殼前端部設置有探頭膜片保護結構。所述探頭膜片保護結構包括保護罩以及內置于保護罩中的不銹鋼燒結過濾網(wǎng)和定位擋圈，所述保護罩上設置通孔。保護罩前端為錐體，后部為圓柱體，保護罩后部通過螺紋連接到外殼上。

所述外殼后端設置有防水結構。所述防水結構包括設置于外殼后部的后蓋，所述后蓋和外殼結合部水密封，所述外殼尾端螺紋連接光纜連接頭，鎧裝光纜通過光纜固定套固定在光纜連接頭細端上，后蓋的尾部裝有標準的直通底座，尼龍導氣管通過鎖緊螺母壓緊在直通底座上，鎧裝光纜從尼龍導氣管，直通底座，鎖緊螺母中穿出。