[發明專利]孔隙水光纖光柵壓差傳感器及壓力檢測裝置

有效

• 申請號: 202110660256.5
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113358269B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李緒錦;張衛紅;楊依光;徐德剛;王智進;胡浩豐;袁一博;宋龍江
• 申請（專利權）人: 青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心;天津大學青島海洋技術研究院
• 主分類號: G01L13/00
• 分類號: G01L13/00;G01L19/14;G01L19/06
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所(普通合伙) 37227
• 代理人: 潘晉祥

本發明涉及一種孔隙水光纖光柵壓差傳感器及壓力檢測裝置，屬于傳感器技術領域。其中，孔隙水光纖光柵壓差傳感器包括壓力膜片、殼體、第一彈簧、第二彈簧和光纖光柵；殼體包括上殼體和下殼體，其內部中空以形成液壓室，液壓室被壓力膜片分隔為上液壓室和下液壓室；第一彈簧設置于上液壓室內，其上端固定連接于上殼體、下端固定連接于壓力膜片的上表面中心；第二彈簧設置于下液壓室內，其上端固定連接于壓力膜片的下表面中心、下端固定連接于下殼體；光纖光柵的上端和下端分別固定連接于第一彈簧的上端和下端。本發明孔隙水光纖光柵壓差傳感器具有高靜壓能力、高靈敏度和高測量精度，能夠滿足海底孔隙水超孔壓值的準確測量需求。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，尤其涉及一種孔隙水光纖光柵壓差傳感器及壓力檢測裝置。

背景技術

深海底工程地質原位觀測是透明海洋中的重要組成部分，尤其是對深海地質長期觀測，對于分析深海動力地質過程具有重要作用。

現階段深海底工程地質原位觀測，主要是采用孔壓傳感器測量孔隙水靜壓力，然而，海水壓力變化將影響海底孔隙水壓力，能夠真實反映海底沉積物動力特征的是超孔壓而非靜孔壓，因而，實現對海底超孔壓的觀測，對于海底動力地質過程的研究具有更大的幫助。

現階段海底孔隙水壓力的檢測主要采用孔壓傳感器，傳統孔壓傳感器包括電子式孔壓傳感器和光纖光柵孔壓傳感器，然而，二者檢測的孔隙水壓力均是海底本身存在的靜水壓力，很難精確地觀測海底超孔壓值及其變化。想要通過傳統孔壓傳感器測量的靜水壓力，在靜水壓力基礎上精確分解出超孔壓是難以實現的，需要掌握更多該海域內波、潮汐等信息，分析過程繁瑣且難以保證數據的準確性，加之，現有孔壓傳感器存在精度不高、靈敏度不夠等缺陷，更加難以分辨出超孔壓值的信息。

光纖光柵壓差傳感器同樣能夠進行壓力差的測量，目前主要應用于石油化工、汽車工業、電力能源等行業，然而，要針對深海孔隙水超孔壓進行準確測量，要求光纖光柵壓差傳感器達到靜壓范圍＞20Mpa、壓力差量程范圍±0.5Mpa、精度等級達到±0.1％FS，而國內商業應用的光纖光柵壓差傳感器普遍存在測量靜壓能力低、精度等級不夠的問題，無法滿足海底孔隙水超孔壓值的準確測量需求。

發明內容

針對現有海底孔隙水壓力測量中存在的上述不足，本發明提供了一種孔隙水光纖光柵壓差傳感器及壓力檢測裝置，該孔隙水光纖光柵壓差傳感器具有高靜壓能力、高靈敏度和高測量精度，能夠滿足海底孔隙水超孔壓值的準確測量需求。

本發明提供一種孔隙水光纖光柵壓差傳感器，包括：

壓力膜片，呈水平設置；

殼體，包括分別設置于壓力膜片上方和下方的上殼體和下殼體，上殼體與下殼體緊密連接以使壓力膜片夾于上殼體和下殼體之間；殼體內部中空以形成液壓室，液壓室被壓力膜片分隔為位于上殼體內的上液壓室和位于下殼體內的下液壓室，上液壓室和下液壓室相互隔離；上殼體開設有用于連通上液壓室和上殼體外部的上進液口，下殼體開設有用于連通下液壓室和下殼體外部的下進液口；

第一彈簧，設置于上液壓室內并沿豎直方向伸縮，其上端固定連接于上殼體，下端固定連接于壓力膜片的上表面中心；

第二彈簧，設置于下液壓室內并沿豎直方向伸縮，其上端固定連接于壓力膜片的下表面中心，下端固定連接于下殼體；

光纖光柵，沿豎直方向設置于上液壓室內并穿設于第一彈簧內，其上端和下端分別具有上預留光纖段和下預留光纖段，上預留光纖段和下預留光纖段分別固定連接于第一彈簧的上端和下端，上預留光纖段的上端穿出上液壓室以形成尾纖；

其中，第一彈簧的中軸線、第二彈簧的中軸線和壓力膜片的中心共線設置。