[發明專利]基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 202011560652.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112729401B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 徐東升;張振興;秦月
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/02;G01B11/16;G01L11/02;B29C64/118;B33Y10/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器及制備方法，基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器主要由主體、L形空心桿、金屬片和底蓋組成。主體包括膜片、側壁和中間隔板，膜片設置在側壁的一側端口，側壁環繞形成的空間內設置有中間隔板，膜片、側壁和中間隔板圍成第一空腔。L形空心桿的一端固定在膜片的內側，另一端固定側壁上，L形空心桿內設置有第一光纖光柵傳感器。側壁內側設置有環形平臺，金屬片固定在環形平臺的底面，金屬片上設置有第二光纖光柵傳感器，底蓋設置在側壁的另一側端口。基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器設置為一體化結構，能夠實現結構的變形位移和流體壓力的同時測量，制備方法縮短了加工周期。

技術領域

本發明涉及光纖光柵壓力傳感器領域，特別涉及基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器及制備方法。

背景技術

光纖光柵是一種性能良好的光纖無源器件，隨著光纖領域的發展，其應用的場景領域越來越多，比較常見的應用就是用于測量壓力、應變、溫度、聲場等物理量。光纖光柵本身具有體積小、靈敏度高、抗干擾能力強、原理簡單等優點，并且容易制作成各種傳感器，所以光纖光柵在航空航天、石油采礦、土木工程、船舶機械等工程領域應用比較廣泛。

現有傳感器一般多采用傳統的成型技術，而傳統的成型技術在傳感器開發方面有某些不足之處：加工精度受限、模型加工周期長，小批量生產造價昂貴，傳感器一般都是組裝而成，不僅功能單一，而且使用年限短、易損壞、不防水等。裸光纖光柵由于其脆弱、纖細、容易折斷且抗剪能力差等特點，在土木工程中無法直接達到實際應用的標準。

發明內容

本發明的目的在于提供基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器及制備方法，能夠實現位移、水壓力同時檢測。

本發明所采用的技術方案是：基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器，包括：

主體，包括膜片、側壁和中間隔板，所述側壁環繞設置在膜片外圈且所述膜片設置在所述側壁的一側端口，所述側壁環繞形成的空間內設置有中間隔板，所述膜片、側壁和中間隔板圍成第一空腔，位于所述第一空腔外的側壁內側設置有環形平臺；

L形空心桿，設置為彎折件，所述L形空心桿的一端固定在所述膜片的內側，所述L形空心桿的另一端固定在位于所述第一空腔的側壁上，所述L形空心桿內設置有第一光纖光柵傳感器；

金屬片，固定在所述環形平臺的底面，所述金屬片上設置有第二光纖光柵傳感器；

底蓋，設置有流水通孔，所述底蓋設置在所述側壁的另一側端口，所述底蓋、側壁和中間隔板圍成第二空腔。

有益效果：該基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器設置為一體化結構，通過L形空心桿與膜片協同變形，從而實現結構的變形位移的測量，金屬片上的第二光纖光柵傳感器由于第二空腔的設置，使混凝土內水流撞擊金屬片，從而測量結構的流體壓力，能夠實現結構的變形位移和流體壓力的同時測量，該基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器效率高、制作成本低。

進一步地，所述基于3D熔融沉積技術的位移、水壓力傳感器還包括環形空心桿，所述環形空心桿內設置有第三光纖光柵傳感器，所述環形空心桿設置在所述第一空腔外的側壁內側。

進一步地，所述側壁的外側朝同一方向設置有第一外接口、第二外接口和第三外接口，分別用于所述第一光纖光柵傳感器、第二光纖光柵傳感器、第三光纖光柵傳感器穿出所述側壁。

進一步地，所述L形空心桿和所述環形空心桿采用金屬材質制成。

進一步地，所述膜片朝向第一空腔的一側設置有第一內接口，位于所述第一空腔的側壁上設置有第二內接口，所述L形空心桿的一端設置在所述第一內接口內，所述L形空心桿的另一端設置在所述第二內接口內。

進一步地，所述主體還包括密封圈，所述密封圈設置在所述膜片和所述側壁之間。