[實用新型]一種采用光纖光柵的壓力傳感器

有效

• 申請號: 201821746634.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN208998991U
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 董小鵬;丁仕祺;關云卿;盧麗華
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種采用光纖光柵的壓力傳感器，涉及壓力傳感器。設有傳感器保護殼、銅制空心彎管、管道接口、銅制金屬塊、上金屬保護套、下金屬保護套、光纖光柵和光纖保護套；所述傳感器保護殼設在銅制空心彎管、管道接口、銅制金屬塊、上金屬保護套、下金屬保護套和光纖光柵的外周，所述銅制空心彎管與管道接口相連接，上金屬保護套和下金屬保護套分別與銅制空心彎管末端和銅制金屬塊連接；光纖光柵分別與銅制空心彎管的上端口和銅制金屬塊的一端連接，光纖保護套設在傳感器保護殼的頂部。無需粘貼的方案能夠更好保證應變過程光柵中心波長的線性變化，得到更準確的測量值。

技術領域

本實用新型涉及壓力傳感器，尤其是涉及通過液體或氣體壓力變化改變光纖光柵應變的一種采用光纖光柵的壓力傳感器。

背景技術

光纖光柵是通過紫外激光照射在光纖芯區引入周期性的折射率變化實現的。當單模光纖芯區折射率變化周期較小時，可使前向傳輸基模與后向傳輸的基模耦合并轉移大部分功率，這種光纖光柵被稱為光纖布喇格(fiber Bragg grating,FBG)光柵，而滿足這種能量轉換或諧振的光波長被稱為光纖光柵布喇格波長，或光纖光柵中心波長。

傳統的氣體或液體壓力測量裝置是通過彈性元件在壓力變化時形狀變化，帶動相關指針轉動，或使安裝在其上的電子式應變傳感器輸出發生變化而實現的。通過指針轉動只能比較粗略地讀出壓力大小，且壓力數值無法采集和傳輸；電子式壓力傳感器信號需要相應的電路采集和傳輸，在某些無法保證供電、環境電磁干擾較大、傳感器數量眾多布線復雜、易燃易爆環境、信號傳輸距離較遠等情況下，電子式壓力傳感器在實際應用中有較大困難。

光纖傳感器具有傳感頭無需供電、不受環境電磁波干擾、多個傳感器可通過一根光纖串聯復用、傳感頭不產生電火花絕對安全、可遠距離傳輸等優點，在某些環境中應用有較大的優勢。采用光纖光柵進行壓力傳感的工作原理是將光纖光柵安裝能受壓力產生位移或應變的機械結構中。當壓力變化時，機械結構變化使光纖光柵的應變發生變化，從而使光纖光柵的周期及中心波長發生變化([1]吳永紅,屈文俊,邵長江,周巍,蔡海文.光纖光柵應變傳感器光-力轉換的理論方程[J].光學學報,2009,29(08):2067-2070；[2]胡志新,朱軍,張陵.新型高準確度光纖光柵壓力傳感系統[J].光子學報,2006(05):709-711)。由于光波在光纖中傳輸損耗很小，因此可以通過很長(幾公里或更長)的光纖將傳感器與光波長變化檢測儀器(解調儀)連接，實現遠距離傳感和測量。

發明內容

本實用新型的目的在于提供通過液體或氣體壓力變化改變光纖光柵應變的一種采用光纖光柵的壓力傳感器。

若無特別說明，本實用新型所述光纖光柵均指光纖布喇格光柵。

本實用新型設有傳感器保護殼、銅制空心彎管、管道接口、銅制金屬塊、上金屬保護套、下金屬保護套、光纖光柵和光纖保護套；所述傳感器保護殼設在銅制空心彎管、管道接口、銅制金屬塊、上金屬保護套、下金屬保護套和光纖光柵的外周，所述銅制空心彎管與管道接口相連接，上金屬保護套和下金屬保護套分別與銅制空心彎管末端和銅制金屬塊連接；光纖光柵分別與銅制空心彎管的上端口和銅制金屬塊的一端連接，光纖保護套設在傳感器保護殼的頂部。

所述管道接口可采用M14×1.5規格管道接口，或其它規格的管道接口。

本實用新型接入待測點后，待測液體或氣體通過管道接口進入銅制空心彎管中，當銅制空心彎管內壓力不斷增加時，銅制空心彎管會有變形拉伸的趨勢，從而帶動光纖光柵的拉伸，引起光纖光柵波長的變化，解調出銅制空心彎管內壓力的變化，本實用新型通過液體或氣體壓力變化改變光纖光柵的應變。與直接在彈性應變材料上粘貼光纖光柵的方法相比，本實用新型無需粘貼的方案能夠更好保證應變過程光柵中心波長的線性變化，得到更準確的測量值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構組成示意圖。

圖2為本實用新型實施例的典型測量曲線。