[實用新型]基于膜片式封裝結構的大壩滲壓監測用光纖光柵壓力傳感裝置

有效

• 申請號: 201420258751.9
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN203811318U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 沈濤;劉洪臣;王春生;譚昌龍;熊燕玲;楊倩茹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本實用新型涉及一種壓力監測系統。

背景技術

水庫大壩的安危，不僅影響工程效益的發揮，而且直接威脅下游人民的生命財產，一旦失事，將產生無法估量的損失和影響。滲流異常是大壩事故的重要原因，大壩滲流中滲壓監測問題將成為設計、施工、運行管理的關鍵課題，研發壽命長、精度高、抗雷擊、可大規模組網的大壩滲壓監測系統是十分重要的。目前，絕大多數大壩滲壓監測系統采用的機電測試系統普遍存在抗干擾能力弱，長期穩定性差，相對誤差、零漂和動漂較大等缺點而很難滿足實際需要。

目前用于大壩滲壓監測的光纖光柵壓力傳感器中的所使用的裸光纖光柵抗外界干擾能力很差，直接將其用于實際工程無法滿足工程結構的粗放施工要求和野外惡劣環境的長期耐久性要求，對光纖光柵傳感器的封裝工藝和封裝結構提出了更高的要求。大部分壓力傳感器都是將光纖光柵埋入高分子聚合物或無機玻璃中，通過介質的形變來帶動光纖光柵中心波長發生變化。雖然其靈敏度均有所提高，但高分子聚合物存在耐腐蝕性差、易老化等致命的缺點，嚴重制約傳感器耐久性能的發揮；而無機玻璃結構又存在加工工藝復雜，成活率低的缺點。

實用新型內容

本實用新型是為了解決現有光纖光柵壓力傳感器抗外界干擾能力差，導致無法滿足實際工程施工要求的耐久性的問題，從而提供了一種基于膜片式封裝結構的大壩滲壓監測用光纖光柵壓力傳感裝置。

基于膜片式封裝結構的大壩滲壓監測用光纖光柵壓力傳感裝置，它包括寬帶光源1、濾波器2、光強調制器3、環形器4、光纖耦合器5、n個壓力傳感單元6和光譜分析儀7，n為正整數；

寬帶光源1發出的光經濾波器2濾波后發送至光強調制器3，光強調制器3的光信號輸出端連接環形器4的第一光信號輸入端，所述環形器4的第一光信號輸出端連接光纖耦合器5的第一光信號輸入端，經光纖耦合器5耦合后的光信號分成n路，并分別發送給n個壓力傳感單元6；

光纖耦合器5采集n個壓力傳感單元6反射回的光信號，光纖耦合器5的光信號輸出端連接環形器4的第二光信號輸入端，所述環形器4的第二光信號輸出端連接光譜分析儀7的光信號輸入端；

每個壓力傳感單元6包括壓力傳感器和平膜片，平膜片用于對壓力傳感器進行封裝。

本實用新型的有益效果：本實用新型集合光學技術和機械技術于一體，選擇加工性能好、具有足夠的強度極限、對于交變的應力沒有殘余的變形、良好的溫度特性、長期使用沒有變化、耐腐蝕性良好的特種合金材料，易于推廣使用，提高了光纖光柵壓力傳感器的抗外界干擾能力，同比提高了20%；本實用新型解決了工程結構的粗放施工要求和野外惡劣環境的長期耐久性要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構圖；

圖2為壓力傳感單元6中平膜片結構圖；

圖3為壓力與中心波長關系原理圖，橫坐標為壓力，縱坐標為波長；

圖4為壓力與中心波長關系實驗數據圖，■表示實驗數據點，虛線表示實驗數據擬合后的直線。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于膜片式封裝結構的大壩滲壓監測用光纖光柵壓力傳感裝置，它包括寬帶光源1、濾波器2、光強調制器3、環形器4、光纖耦合器5、n個壓力傳感單元6和光譜分析儀7，n為正整數；

寬帶光源1發出的光經濾波器2濾波后發送至光強調制器3，光強調制器3的光信號輸出端連接環形器4的第一光信號輸入端，所述環形器4的第一光信號輸出端連接光纖耦合器5的第一光信號輸入端，經光纖耦合器5耦合后的光信號分成n路，并分別發送給n個壓力傳感單元6；

光纖耦合器5采集n個壓力傳感單元6反射回的光信號，光纖耦合器5的光信號輸出端連接環形器4的第二光信號輸入端，所述環形器4的第二光信號輸出端連接光譜分析儀7的光信號輸入端；

每個壓力傳感單元6包括壓力傳感器和平膜片，平膜片用于對壓力傳感器進行封裝。

壓力傳感單元采用光纖光柵作為傳感元件，具有耐腐蝕、防水、抗電磁干擾及集成化、網絡化的特點；通過檢測光纖光柵中心波長來監測壓力大小，具有極高的靈敏度；同時壓力傳感單元還采用膜片作為傳感元件，尺寸小，能夠實現小型化；壓力傳感單元的封裝結構解決了工程結構的粗放施工要求和野外惡劣環境的長期耐久性要求；適合在大壩中使用。