[發明專利]一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器

在審

• 申請號: 202010132426.8
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN113324694A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王洪濤;黃愛武;王一爍
• 申請（專利權）人: 濰坊嘉騰液壓技術有限公司
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01L19/04
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 吳紹群

1.一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，適于檢測管道內的液體壓力，其特征在于，包括：

骨架，所述骨架由兩個相互對稱設置的金屬片組成，所述金屬片設為縱向長橫向短的薄片結構，兩個金屬片的中間部分別向外隆起設置，使兩個金屬片之間形成一個空腔，所述空腔內設有類似魚泡的氣囊，所述氣囊和金屬片之間設有填充物；所述金屬片的橫向開設有至少兩個槽溝，槽溝關于金屬片的縱向中軸線對稱設置，使兩個金屬片槽溝旁留下的部分形成多個相互配合的支撐部；

每個所述金屬片的側壁沿中軸線設置兩根光纖，兩根光纖關于金屬片內外對稱，在每根光纖上位于金屬片的中部各刻錄一光柵，每個金屬片上的光柵特征值相同(光柵柵格周期相同、刻錄深度相同、柵格長度相同)；將兩個金屬片上的四根光纖進行編號設置，四個不同編號的光纖從骨架兩端按順序組成光纜，光纜能夠連接四通道的光纖連接器；

每個金屬片縱向的兩端各設一連接孔，兩個金屬片之間設有連接件，所述連接件沿兩個連接孔穿過設置，使兩個金屬片形成相互連接結構；所述連接件經牽引繩和光纖連接器相連，且牽引繩內置于光纖形成的光纜內部；

在魚型光纖光柵壓力傳感器受到管道內液體壓力時，骨架兩金屬片中抗變形能力弱的金屬片內外壁上的光纖光柵沿所述骨架的縱向首先發生正反兩種變形，通過采集正反變形的兩光纖光柵中心波長漂移量的差值來實現溫度自補償的壓力檢測；當管道內壓力上升到一定閾值時，由于兩個金屬片的支撐部相互接觸支撐，首先使骨架兩金屬片中抗變形能力強的金屬片上的外側光纖光柵徑向發生橢圓變形，導致特征光信號的變化以檢測外在壓力；其次，當壓力持續上升達到更高閾值時，液體壓力通過骨架兩金屬片中抗變形能力弱的金屬片、氣囊、填充物作用于另一個金屬片內側的光纖光柵上，使得骨架兩金屬片中抗變形能力強的金屬片內側的光纖光柵橫截面徑向發生橢圓變形，導致特征光信號的變化以檢測更高的外在壓力；所述閾值，為相關光纖光柵能夠檢測到的相應光信號的臨界值；

表皮，所述表皮為骨架和光纜外部封裝的薄膜，所述薄膜和管道內的液壓介質材料相容。

2.根據權利要求1所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，所述牽引繩沿四根光纖的布置方向和所述四根光纖形成兩個端部光纜，所述光纜能夠與四通道的光纖連接器相連，或與下一個魚型光纖光柵壓力傳感器的端部光纜相連；相鄰所述骨架之間的連接件之間設有兩根抗扭繩，抗扭繩和所述連接件穿出金屬片的兩端部相連。

3.根據權利要求1或2所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，兩個所述金屬片對應連接孔的位置互不接觸設置，當所述填充物和氣囊處于最大變形量狀態時，兩個金屬片的連接孔位置之間的間隙不小于所述光纖的直徑尺寸。

4.根據權利要求3所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，所述氣囊內設為惰性氣體或其它無毒氣體，所述填充物設為彈性填充物，所述彈性填充物包括橡膠或樹脂型號。

5.根據權利要求4所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，所述金屬片同側設置的支撐部數量設為3至5個，當骨架受到液體壓力后，兩個所述金屬片對應的支撐部能夠相互抵接，以增加骨架的整體彈性模量。

6.根據權利要求5所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，所述支撐部和所述金屬片之間形成夾角，使支撐部翹起設置，兩個金屬片相互對應的支撐部形成接觸面；使骨架受到壓力后，對應的支撐部相互抵接，或支撐部之間設置所述填充物，使支撐部和填充物相抵接。

7.根據權利要求6所述的一種魚型光纖光柵大量程壓力傳感器，其特征在于，骨架設置有陽面和陰面，陰面對應的金屬片沿光柵的上下兩側開挖通透的溝槽，使溝槽間的金屬片對低壓也能夠快速變形響應，成為一種活動金屬片，其表面的光纖光柵由外到內依次編號為1、2；陽面對應的金屬片厚度可根據需要相對陰面一側加厚，或者沿陽面金屬片的表面設置凸或凹的加強筋槽，使陽面金屬片的抗變形能力大于陰面金屬片的抗變形能力，陽面金屬片表面的光纖光柵由內而外依次編號為3、4。