[實用新型]一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器

有效

• 申請號: 201721544247.5
• 申請日: 2017-11-18
• 公開（公告）號: CN207515950U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 李森;申科;李鵬
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器，包括過濾網、自由伸縮管、杠桿、高靈敏軸承、感應光纖光柵、光纖光柵保護管、外接口和外殼，其中杠桿一端與彈性伸縮管連接，另一端與感應光纖光柵連接，感應光纖光柵位于光纖光柵保護管內，杠桿支點位于高靈敏軸承上，外界水壓通過彈性伸縮管傳給杠桿一端，引起另一端光纖光柵應變變化，實現水壓測量。本實用新型采用的自由伸縮管與杠桿一端連接，充水時可以無阻力的與杠桿同步運動。具有光纖光柵傳感器靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁輻射、長期穩定性好等優點。

技術領域

本實用新型是一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器，主要應用水壓力監測和工程監測，可廣泛應用于礦山、大壩水庫的水壓力測試和監測等。

背景技術

目前，用于工程水壓監測的傳感器按其工作原理分類，主要包括電阻應變式、振弦式和光纖光柵式等。電阻應變式水壓傳感器是依靠電阻應變片在水壓的作用下而產生機械形變，其電阻值發生變化這一電阻應變效應而制作的，對于靜態和動態水壓都能夠進行測量，它的缺點是對溫度比較敏感、長期穩定性差、輸出信號較弱和對于大應變有較大的非線性等。

振弦式水壓傳感器它是利用鋼弦在不同張力作用下，具有不同的固定頻率這一原理實現力的檢測，采用頻率作為傳輸信號，一般情況下該類傳感器體積較大，且存在精度低、響應速度慢等缺點。

本實用新型水壓傳感器是采用光纖光柵作為敏感元件。光纖光柵是一種性能優良的應變傳感元件。無論是在技術成熟度上，還是在成本上均已取得了實質性的進展。光纖光柵本身具有靈敏度高、體積小、耐腐蝕、抗電磁輻射、長期穩定性好、光路可彎曲、便于實現遠距離測量等優點，適用于長期的監測，而且多個光纖光柵組成的傳感系統，多路傳輸，便于與計算機連接，可實現準分布式測量。

發明內容

本實用新型專利發明了一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器，具有光纖光柵傳感器靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁輻射、長期穩定性好等優點。

本實用新型具體方案如下：包括過濾網、自由伸縮管、杠桿、高靈敏軸承、感應光纖光柵、光纖光柵保護管、外接口和外殼，其中核心部分為杠桿，杠桿一端與自由伸縮管連接，水可以通過過濾網進入自由伸縮管，作用于杠桿一端產生壓力；杠桿另一端與感應光纖光柵連接，感應光纖光柵位于光纖光柵保護管內，杠桿支點位于高靈敏軸承上。

本實用新型采用的自由伸縮管與杠桿一端連接，充水時可以無阻力的與杠桿同步運動。

本實用新型的感應光纖光柵均是經預張拉的，可提高測量的精確度。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步說明。

附圖1：本實用新型的正視圖。

附圖2：本實用新型的側視圖。

具體實施方式

參見附圖1，一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器，包括外殼1、過濾網3、杠桿4、高靈敏軸承5。

參見附圖2，一種杠桿式光纖光柵水壓傳感器，包括外殼1、自由伸縮管2、過濾網3、杠桿4、高靈敏軸承5、光纖光柵保護管6、感應光纖光柵7和外接口。

當水通過過濾網注入自由伸縮管后，會對杠桿一端產生壓力，會打破原有的杠桿兩端的平衡，由于自由伸縮管可以無阻力的與杠桿同步運動，因此杠桿會繞高靈敏軸承轉動，設本段杠桿長為，產生力矩為；杠桿另一端與感應光纖光柵連接，杠桿的轉動會拉動光纖光柵，產生拉力，設本段杠桿長為，產生力矩為，最終杠桿達到平衡狀態：。對于光纖光柵，有下式：

式中為感應光纖光柵的彈性模型，為感應光纖光柵的橫截面積，為應變。