[發明專利]一種耐高溫高壓光纖力傳感器

有效

• 申請號: 202110986844.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113532724B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 楊恒;徐昱根;高李霞;孫磊;李朋洲;朱萬霞;柳琳琳
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01L1/24;G01L19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理有限公司 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種耐高溫高壓光纖力傳感器，包括一體化測力部件、高溫光纖應變片和推桿；一體化測力部件包括一體化加工的應變片下安裝座和應變片上安裝座；應變片下安裝座和應變片上安裝座均為T型結構，應變片下安裝座的豎板自由端與應變片上安裝座的豎板自由端相對設置，且兩自由端之間存在間隙；一體化測力部件的頂板頂端開設有階梯孔，一體化測力部件的頂板底端作為測力梁，試件安裝在階梯孔內，通過鋼珠與測力梁接觸；高溫光纖應變片安裝在應變片下安裝座的豎板自由端與應變片上安裝座的豎板自由端上。本發明提出的光纖力傳感器能夠在高溫高壓的條件下長期穩定工作，且抗電磁干擾能力強，測量精度高。

技術領域

本發明屬于傳感技術領域，具體涉及一種耐高溫高壓光纖力傳感器。

背景技術

力是引起物質運動變化的直接原因，力傳感器能檢測張力、拉力、壓力等力學量，在動力設備、工程機械、各類工作母機和工業自動化系統中，成為不可缺少的部件，同時，力傳感器是各種結構件疲勞損傷、微動損傷等損傷檢測的核心器件。核電設備中結構件材料的磨損導致發生故障相關的風險占整個核電站故障風險的75％。利用力傳感器實現關鍵結構件材料的磨損測試對于保障核電設備關鍵部件的使用壽命和優化其結構設計，并且對及時掌握核電設備的安全狀態具有重要的意義。

與傳統的電學傳感器相比，光纖傳感器具有抗干擾能力強、體積小和分辨率高等優點，同時具有良好的多傳感器復用能力，因此在航空航天、能源、建筑等工業和軍事領域得到了廣泛的應用。光纖法珀傳感器是光纖傳感器中的典型代表，隨著各種高精度加工和裝配技術的發展，出現了多種類型的光纖法珀傳感器。

光纖法珀傳感器可利用不同的形式構建法珀腔，傳感器的形態靈活多變，可用于多種不同的測量環境，同時光纖法珀傳感器結構簡單，不易受環境的影響，分辨率高且解調速度較高，已廣泛應用于各種生物、醫學、航空、航天、核電等領域的檢測。

現有光纖式測力傳感器不能夠長時間穩定工作在水環境下，體積大，不能夠安裝在核電設備的關鍵部件的受力部位，且抗電磁干擾能力弱；即現有光纖式測力傳感器未考慮高溫高壓水環境下的特殊工作環境對光纖式力傳感器性能的影響，因此現有的光纖式測力傳感器不適用于高溫高壓水環境下的特殊工作環境，亟需提出一種適用于高溫高壓水環境的耐高溫高壓光纖力傳感器。

發明內容

本發明提供了一種耐高溫高壓光纖力傳感器，本發明提出的光纖力傳感器能夠在高溫高壓的條件下長期穩定工作，且抗電磁干擾能力強，測量精度高。

本發明通過下述技術方案實現：

一種耐高溫高壓光纖力傳感器，包括一體化測力部件、高溫光纖應變片和推桿；

其中，所述一體化測力部件包括一體化加工的應變片下安裝座和應變片上安裝座；

所述應變片下安裝座和應變片上安裝座均為T型結構，所述應變片下安裝座的橫板作為一體化測力部件的底板，所述應變片上安裝座的橫板作為一體化測力部件的頂板，所述應變片下安裝座的豎板自由端與所述應變片上安裝座的豎板自由端相對設置，且兩自由端之間存在間隙；

所述一體化測力部件的頂板頂端開設有階梯孔，所述一體化測力部件的頂板底端作為測力梁，試件安裝在所述階梯孔內，通過鋼珠與所述測力梁接觸；

所述高溫光纖應變片安裝在所述應變片下安裝座的豎板自由端與所述應變片上安裝座的豎板自由端上；

所述推桿與所述一體化測力部件的底板固定連接。

優選的，本發明的試件通過周向均勻設置的帶波珠的螺釘進行夾持固定；

在所述試件與所述測力梁之間安裝有壓力，所述壓片用于約束所述鋼珠，使其不能滑動，但是可以轉動。

優選的，本發明的一體化測力部件的左右兩側采用金屬密封板密封。