[發明專利]一種非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器

在審

• 申請號: 202110358327.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112903154A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 譚建平;冉小東;向真才
• 申請（專利權）人: 重慶拜安科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01D5/353
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體為一種非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器，包括應力筒、外殼、支撐環以及帶有光纖的插芯；所述應力筒的一個端面與外殼通過螺紋連接，該端面深入外殼內部并與支撐環固定連接，所述端面與支撐環之間留有空腔，FC/UPC陶瓷插芯固定于支撐環的中心孔處；其中，插芯內部的光纖與應力筒的端面垂直，應力筒端面、插芯內部的光纖以及兩者之間的間隙組成了非本征型法珀干涉壓力傳感器的法珀腔。本發明的非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器對測量介質不敏感并且能滿足對液體和氣體同時監測的能力，應用于光纖傳感技術領域。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，特別是一種非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器。

背景技術

壓力測量在工程技術、日常生活中具有廣泛的需求，具有最為廣闊的市場。大家最為熟悉的是“大氣壓力”和“真空”，就是最典型的壓力表述方式。為了滿足不同的場所下壓力的測量需求，產生了各種先進的壓力測量傳感器，有機械結構指針式、機電式、壓阻式、諧振式等類型。

但現有的傳統機械式指針干涉壓力傳感器無法實現數據的自動采集和讀取，精度也不夠高；機電式、壓阻式壓力傳感器遠距離傳送信號衰減大、結構設計復雜、生產工藝要求也較高；諧振式傳感器對測量介質敏感，不能滿足對液體和氣體同時監測的能力；而現有的法珀光纖傳感器也存在著對介質敏感、抗干擾能力差和測量精度不夠高等問題；所以現有的傳感器普遍存在著精度不夠高、對測量介質敏感和工藝結構復雜等缺點。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種對測量介質不敏感的非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器。

本發明提供的基礎方案：一種非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器，其特征在于,包括應力筒、外殼、支撐環以及帶有光纖的插芯；

所述應力筒的一個端面與外殼通過螺紋連接，該端面深入外殼內部并與支撐環固定連接，所述深入外殼內部的端面與支撐環之間留有空腔，插芯固定于支撐環的中心孔處；其中，插芯內部的光纖與應力筒的端面垂直，應力筒端面、插芯內部的光纖以及兩者之間的間隙組成了非本征型法珀干涉壓力傳感器的法珀腔。

本發明的原理及優點在于：本方案中的主要敏感元件為應力筒，主要通過光干涉測量應力筒端面形變產生的位移，測量原理和結構簡單，相對于傳統的機電式壓力傳感器，減少了敏感元件為了獲得較大形變而進行的復雜加工工藝，以及從機械位移轉換為電阻、電感或者電容等電信號轉換的復雜機構；相對于目前市場最為火熱的硅壓阻式干涉壓力傳感器，減少了硅芯體MEMS加工工藝的投入和研發，技術難度大大降低；整個非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器的壓力只傳遞至應力筒內部，不存在壓力和測量介質泄露風險；同時非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器的法珀腔端面在應力筒的外端面并處于密封狀態，與測量介質和外界環境不接觸，所以該非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器還對測量介質不敏感。

進一步，所述應力筒采用高低溫下具有恒彈性模量的耐腐蝕的金屬材料。

有益效果：本方案中應力筒采用高低溫下具有恒彈性模量的耐腐蝕的金屬材料可以保證應力筒的恒靈敏度系數，讓非本征型光纖法珀干涉壓力傳感器可適用于高溫高壓以及腐蝕環境。

進一步，所述應力筒的端面的粗糙度范圍為Ra0.2～Ra0.05。

有益效果：研磨光滑提高端面的反射率和測量的精度。

進一步，所述應力筒端面對應于支撐環中心孔處設有圓形凸臺。

有益效果，所述應力筒可通過改變其端面的直徑、厚度以及撓度，制成不同量程的壓力傳感器，在應力筒的端面設置圓形凸臺，工作人員在制造不同量程的壓力傳感器時便只需對圓形凹臺進行操作，并且只在對入射的光進行反射的區域設置圓形凸臺工作人員在對應力筒進行打磨時就可以只對圓形凸臺進行打磨，方便了工作人員的操作。

進一步，所述應力筒的端面與支撐環通過螺紋連接。