[實(shí)用新型]一種強(qiáng)度補(bǔ)償?shù)姆瓷涫焦饫w束差壓傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320688874.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203551183U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡浩;鐘麗瓊;周潛;張大斌;曹陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L13/00
• 分類號(hào): G01L13/00
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及強(qiáng)度補(bǔ)償?shù)姆瓷涫焦饫w束差壓傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

差壓傳感器DPS（Differential?Pressure?Sensor）是一種用來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)壓力之間差值的傳感器，通常用于測(cè)量某一設(shè)備或部件前后兩端的壓差。近年來(lái)，差壓傳感器在微流量測(cè)量、泄露測(cè)試、潔凈間監(jiān)測(cè)、環(huán)境密封性檢測(cè)、氣體流量測(cè)量、液位高低測(cè)量等許多高精度測(cè)量場(chǎng)合都有著廣泛的應(yīng)用。?

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外對(duì)差壓傳感器的研究主要集中于傳統(tǒng)的壓阻式差壓傳感器與電容式差壓傳感器。壓阻式差壓傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作端面平整，但其靈敏度與頻率響應(yīng)之間存在著比較突出的矛盾，且溫度對(duì)此種傳感器的性能影響也比較大。電容式傳感器靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，抗過(guò)載能力強(qiáng)，但它存在寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響，以及與傳感器連接的電路比較復(fù)雜等缺點(diǎn)，影響到它的應(yīng)用可靠性，因此限制了它的廣泛應(yīng)用。正是由于傳統(tǒng)差壓傳感器的諸多不足，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始對(duì)一些新型的差壓傳感器進(jìn)行了研究，董國(guó)強(qiáng)等對(duì)利用磁性液體的一種微差壓傳感器進(jìn)行了研究，依靠磁性液體在壓力作用下的位移過(guò)程產(chǎn)生電信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的檢測(cè)，其在應(yīng)用中具有局限性；臺(tái)灣的Hao-Jan?Sheng等、美國(guó)的Jose.L.A.V等人各自提出了一種基于布拉格光柵的光纖差壓傳感器結(jié)構(gòu)，這種光纖光柵差壓傳感器的靈敏度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本很高，不利于推廣。而強(qiáng)度調(diào)制作為光纖傳感器技術(shù)中用得最廣泛的一種調(diào)制方法，得到了一些學(xué)者的研究?，但對(duì)基于強(qiáng)度調(diào)制的光纖差壓傳感器的研究文獻(xiàn)很少，日本的Seiichiro?Kinugasa提出了一種反射式光纖差壓傳感器的構(gòu)思，利用反射面與光纖距離的變化來(lái)檢測(cè)外部壓力差的情況；佟成國(guó)等設(shè)計(jì)了一種雙C型彈簧管的光纖差壓傳感器，依據(jù)強(qiáng)度調(diào)制原理在兩個(gè)雙C型彈簧管內(nèi)對(duì)壓差進(jìn)行檢測(cè)。?

但現(xiàn)有技術(shù)依然沒(méi)有解決傳感器的實(shí)現(xiàn)、探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性、反射面的工作狀態(tài)、誤差的補(bǔ)償?shù)仍S多關(guān)鍵因素帶來(lái)的問(wèn)題，因此現(xiàn)有技術(shù)中該類傳感器結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且性能不夠可靠，加工制造成本也很高，而且通常體積大，十分沉重，使用起來(lái)不方便，還存在很大的改進(jìn)空間。這是現(xiàn)有技術(shù)存在的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。?

另外，傳感器探頭在工作中要穩(wěn)定可靠，不易受到外界碰撞、振動(dòng)等因素的干擾，同時(shí)為了保護(hù)探頭內(nèi)的敏感元件、避免由于探頭本身結(jié)構(gòu)的差異帶來(lái)的誤差，必須對(duì)探頭進(jìn)行封裝，而傳感器探頭的封裝，這是現(xiàn)有技術(shù)存在的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題。?

對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制原理的反射式光纖差壓傳感器而言，不同探頭的輸出光強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)受到背景光、光纖長(zhǎng)度、光纖彎曲度、耦合器件等影響，從而使檢測(cè)結(jié)果存在較大誤差，這是現(xiàn)有技術(shù)存在的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的三個(gè)問(wèn)題，必須從傳感器探頭結(jié)構(gòu)、傳感器封裝以及探頭輸出光的光強(qiáng)度補(bǔ)償著手。為此，可以從以下三個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的目的。?

為解決傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能不夠可靠、以及加工成本高和體積質(zhì)量大等問(wèn)題，擬采用這樣的一種強(qiáng)度補(bǔ)償?shù)姆瓷涫焦饫w束差壓傳感器，這種傳感方法的要點(diǎn)在于，它通過(guò)用于衡量被測(cè)物產(chǎn)生壓力的檢測(cè)流體（如液壓油）來(lái)進(jìn)行傳感，使這種檢測(cè)流體產(chǎn)生的壓力去沖擊一塊彈性膜片的其中一面，使彈性膜片發(fā)生變形；彈性膜片的另一面用入射光纖中的窄譜激光照射，并用接收光纖來(lái)接收反射光；這樣，當(dāng)彈性膜片發(fā)生變形后，由于反射角度發(fā)生變化，反射光隨之發(fā)生變化，導(dǎo)致接收光纖的輸出光強(qiáng)度就會(huì)隨之發(fā)生變化，這樣通過(guò)檢測(cè)出接收光纖輸出光強(qiáng)的變化量來(lái)判斷檢測(cè)流體對(duì)彈性膜片造成的壓力變化量。這樣，就可以通過(guò)便于測(cè)量的光強(qiáng)變化，來(lái)判斷不易測(cè)量的壓力變化，從而確定不同的被測(cè)物的壓力差值，實(shí)現(xiàn)差壓傳感的目的。?

作為一種優(yōu)選方式，檢測(cè)流體通過(guò)流入一個(gè)檢測(cè)腔的方式對(duì)彈性膜片產(chǎn)生壓力，彈性膜片設(shè)置在檢測(cè)腔中并在檢測(cè)腔中檢測(cè)流體流入的方向形成封閉的屏障。檢測(cè)腔是封閉的，但在面向被測(cè)物的方向設(shè)有一個(gè)開(kāi)口，當(dāng)檢測(cè)流體從檢測(cè)腔的開(kāi)口涌入檢測(cè)腔，就會(huì)對(duì)檢測(cè)腔中的彈性膜片產(chǎn)生液體壓力，從而造成彈性膜片的變形。當(dāng)腔內(nèi)的介質(zhì)環(huán)境改變時(shí)，彈性膜片會(huì)由于受到壓力而產(chǎn)生變形，最好是檢測(cè)腔內(nèi)的介質(zhì)是處于一種均勻分布的情況，因此其對(duì)整個(gè)薄膜的表面就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的載荷。采用這樣一個(gè)檢測(cè)腔，可以使檢測(cè)流體產(chǎn)生的液體壓力均勻而準(zhǔn)確地使彈性膜片產(chǎn)生變形，提高檢測(cè)傳感的精度。?