[發明專利]一種光纖法珀微型力傳感器

有效

• 申請號: 201611061222.X
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106500890B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 王寧;朱永;陳小強
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 徐先祿

本發明涉及一種光纖法珀微型力傳感器，包括不銹鋼外殼，在不銹鋼外殼兩側內壁上部設有兩塊對稱的定位塊，在不銹鋼外殼左端偏上的部位設有一圓孔；在不銹鋼外殼內設有硅基底，該硅基底內設有第一光纖準直器安裝槽；其還包括：一光纖構件，由光纖準直器和連接在其左端的尾纖構成，光纖準直器伸入硅基底的第一光纖準直器安裝槽內；一臺階固支梁的下面中部設有凸臺，臺階固支梁下面兩端分別與所述兩塊定位塊一一對應接觸；一壓力膜的中部設有雙面凸起觸點，壓力膜設在不銹鋼外殼的上口并覆蓋在臺階固支梁的上面，雙面凸起觸點與凸臺的上面對應接觸。本發明結構微型，能在高溫高壓條件下長期工作，且具有抗電磁干擾能力強，測量精度高等優點。

技術領域

本發明涉及力傳感器領域，具體涉及一種光纖法珀微型力傳感器。特別是用于壓水核反應堆蒸汽發生器傳熱管與安裝底座徑向撞擊壓力測試的微型力傳感器。

背景技術

力傳感器是各種結構件疲勞損傷、微動損傷等損傷檢測的核心器件，力傳感器的發展能夠給結構件的結構健康檢測帶來進一步的提高。與傳統的電學力傳感器相比，光纖傳感器具有抗干擾能力強、動態測試范圍大、體積小且分辨率大等優點，同時解調速度也可以做的很高，并且具有良好的多傳感器復用能力，因此在大型結構件檢測等領域得到了廣泛的應用。光纖傳感器由于其本身特有的優勢，如結構簡單、體積小、無電磁干擾，在航空航天、能源、建筑等工業和軍事領域得到了廣泛的應用。 光纖法珀傳感器是光纖傳感器中的典型代表，隨著各種微加工技術的發展，出現了各種微型的光纖法珀傳感器。如CN101055197公開一種飛秒激光脈沖制作的微型光纖法珀(F-P)傳感器，是在普通單模光纖上制作有一個完全穿透光纖纖芯的、橫截面為長方形的微小空腔，微小空腔的深度h滿足：(D+d)/2≤h≤D，其中D為光纖的直徑，d為纖芯直徑。其還提供了該傳感器的制作方法。優點是：不僅具有微型化、集成化、一體化、易于批量生產、易復用、耐惡劣環境能力強等獨特的物理特性，而且具有負的溫度靈敏度，且在一定程度上提高了其軸向負荷的靈敏度，在未來光傳感領域內有廣闊的應用前景。毋庸置疑，這是本技術領域的一種有益的嘗試。

光纖法珀傳感器可利用不用的形式構建法珀腔，傳感器的形態靈活多變，可用于多種不同的測量環境，同時光纖法珀傳感器結構簡單，不易受環境的影響，分辨率高且解調速度較高，已廣泛應用于各種生物、醫學、航空、航天、核電等領域的檢測。

蒸汽發生器作為壓水堆核反應堆的核心設備，其傳熱管發生故障相關的風險占整個核電站故障風險的75%。利用力傳感器實現傳熱管的結構健康檢測對于預測蒸汽發生器使用壽命、優化其結構設計，并且對及時掌握壓水堆的安全狀態具有重要的意義。且傳熱管工作在350℃，1.2MPa的條件下，且傳熱管間的間距很小，這也對力傳感器的工作溫度和體積提出了更高的要求

發明內容

本發明的目的是提供一種光纖法珀微型力傳感器，其結構微型，能工作在350℃，1.2MPa的條件下長期工作，且具有抗電磁干擾能力強，測量精度高等優點。

本發明所述的一種光纖法珀微型力傳感器，包括不銹鋼外殼，在所述不銹鋼外殼兩側內壁上部設有兩塊對稱的定位塊，在所述不銹鋼外殼左端偏上的部位設有一圓孔；在所述不銹鋼外殼內設有硅基底，該硅基底內設有第一光纖準直器安裝槽，所述第一光纖準直器安裝槽的左端與所述圓孔對應、右端設有第一階梯定位面和45°反射面；其還包括：

一光纖構件由光纖準直器和連接在其左端的尾纖構成，所述光纖準直器的右端設有階梯端面和內芯端面；所述光纖構件從所述不銹鋼外殼上的圓孔插入，并伸入所述硅基底的光纖準直器安裝槽內；所述第一階梯定位面與所述階梯端面對應接觸，所述45°反射面與所述內芯端面對應接觸；

一臺階固支梁的下面中部設有凸臺，所述凸臺進行機械拋光，形成鏡面；所述臺階固支梁下面兩端分別與所述兩塊定位塊一一對應接觸；

一壓力膜的中部設有雙面凸起觸點，所述壓力膜設在所述不銹鋼外殼的上口并覆蓋在所述臺階固支梁的上面，所述雙面凸起觸點與所述凸臺的上面對應接觸。