[實用新型]一種可控預拉伸的光纖光柵壓力傳感器

有效

• 申請號: 201821588422.5
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN208751777U
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 任亮;溫明翠;師琪
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;隋秀文

本實用新型屬于光纖光柵傳感技術領域，涉及一種可控預拉伸的光纖光柵壓力傳感器。該壓力傳感器主要由外殼、預拉伸系統、力轉換裝置和傳感結構組成，利用波紋膜片在內外壓差作用下，膜片中心點產生與壓力差成正比的垂直位移，傳力桿將膜片中心垂直位移的測定轉化為光纖光柵應變的測定。傳感結構穿過固定桿，在端部通過擰動螺母實現光纖光柵的預拉伸控制，使傳感結構在壓力作用下光纖光柵始終處于受拉狀態。本實用新型的益處是：該傳感器結構簡單，制作方便，耐腐蝕，抗電磁干擾，長期穩定性好，靈敏度高；可以實現預拉伸控制，適宜批量生產等優點。

技術領域

本實用新型屬于光纖光柵傳感技術領域，涉及一種可控預拉伸的光纖光柵壓力傳感器。

背景技術

近年來，水利、石油、化工等領域的重大安全事故頻發，造成了巨大的經濟損失和生態環境破壞，其社會環境影響等間接損失更是無法估量。而壓力是水利、石油、化工等領域監測和安全評估的重要參數。因此，壓力傳感器是工業生產中最為重要的傳感器之一。

目前用于液體和氣體壓力測量或監測的壓力傳感器大多是機械式和電磁類壓力傳感器。機械式壓力傳感器多用于單點壓力的測量，測量數據無法傳輸到計算機中進行分析處理；電磁類壓力傳感器抗電磁干擾能力差，無法在易燃、易爆、強電磁干擾等惡劣環境下長期安全可靠工作，測量信號難以實現遠距離傳輸，傳感器間無法進行串接。現存光纖光柵壓力傳感器，長期測量穩定性較差，封裝工藝復雜難以復用，大多處于實驗室階段，需要進一步研究。

因此，發展工藝簡單、靈敏高、長期穩定性好適合工程應用的光纖光柵壓力傳感器具有重大的意義。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提出了一種可控預拉伸的光纖光柵壓力傳感器。該傳感器實現了光纖光柵可控預拉伸，解決了傳感器在壓力作用下光纖光柵的測量穩定性問題，且封裝簡單，適于批量化生產。

本實用新型的技術方案：

一種可控預拉伸的光纖光柵壓力傳感器，主要由外殼、預拉伸系統、力轉換裝置和傳感結構14組成；

所述的外殼，主要由壓力連接結構8、帶孔套筒9和圓管10組成；所述的壓力連接結構8與帶孔套筒9分別安裝在圓管10的兩端，與圓管10螺紋連接，形成圓柱筒封閉結構；所述的壓力連接結構8上設有孔，用于待測液體的流入；所述的帶孔套筒9上設有孔，用于尾纖13與光纖光柵解調儀相連接；

所述的力轉換裝置，主要由波紋膜片1和傳力桿2組成；所述的波紋膜片1垂直安裝在圓管10的內壁上，將圓管10分為兩個腔室，并對波紋膜片1與圓管10內壁之間的連接處進行密封；待測液體從壓力連接結構8上的孔進入右側腔室；所述的傳力桿2位于左側腔室，且一端固定在波紋膜片1的中心點處；傳力桿2的側壁上設有孔，用于尾纖13的穿過；

所述的預拉伸系統，位于圓管10的左側腔室，主要由固定螺母4、預拉伸螺母5、固定桿6和圓盤7組成；所述的圓盤7垂直固定安裝在圓管10的內壁上，圓盤7上設有通孔和中心孔，分別用于尾纖13的穿過和固定桿6的安裝；所述的固定桿6為中空的螺紋桿，固定桿6穿過圓盤7上的中心孔，固定螺母4和預拉伸螺母5分別位于圓盤7的兩側，通過固定螺母4和預拉伸螺母5將固定桿6固定在圓盤7上；

所述的傳感結構14，主要由空心支撐管、光纖光柵3和保護管12組成；所述的光纖光柵3位于保護管12內，保護管12的兩端設有空心支撐管，光纖光柵3穿過兩個空心支撐管；兩個空心支撐管的一端分別固定在保護管12的兩端，其中一個空心支撐管的另一端固定在固定桿6內，另一個空心支撐管的另一端固定在傳力桿2內，保護管12外部的空心支撐管的外壁上通過封裝金屬材料進行封裝；保護管12位于固定桿6和傳力桿2之間，三者位于同一水平線上；光纖光柵3的兩個尾纖13，分別穿過固定桿6和傳力桿2，然后穿過帶孔套筒9上的孔，最終與光纖光柵解調儀相連接。

所述的波紋膜片1的直徑、波紋形狀和波高根據壓力傳感器靈敏度和量程的要求進行選取。