一种光纤光栅压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤光栅压力传感器，包括：压力腔；平膜片，固定在压力腔上；支架，固定在平膜片上，且位于平膜片的中心；第一连接片，固定在支架的一端，其中，第一连接片的一端与支架的顶杆侧面连接，第一连接片的另一端与压力腔的侧壁顶端连接；第一光纤光栅，固定在第一连接片上，第一光纤光栅用于感知平膜片的中心位移，以获得当前压力腔内的压力变化，并通过第一光纤光栅的反射波长的变化反映当前压力腔内的压力变化。与现有技术中的光纤光栅压力传感器相比，本发明专利技术提供的光纤光栅压力传感器具有高灵敏度、稳定性好、抗干扰能力强、易于成网等优点。

Optical fiber grating pressure sensor

The invention discloses a fiber grating pressure sensor, including the pressure chamber; flat diaphragm, fixed in the pressure chamber; bracket is fixed on the flat diaphragm, and is located in the center of the flat diaphragm; the first connecting piece is fixed on the bracket, one end of the end of the first connecting piece and the connecting rod side top bracket first, connect the connecting piece and the other end of the pressure chamber side wall top; the first fiber grating is fixed on the first connecting piece, the center displacement sensing diaphragm for the first fiber grating, to obtain the current pressure cavity pressure changes, the pressure and cavity pressure changes are reflected by the change of the reflection wavelength of the first optical fiber grating. Compared with the optical fiber grating pressure sensor in the prior art, the optical fiber grating pressure sensor provided by the invention has the advantages of high sensitivity, good stability, strong anti-interference ability, easy networking, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道/设备内压力监测
，尤其涉及一种光纤光栅压力传感器。
技术介绍
光纤光栅传感器是光纤传感器的一种，是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅传感器通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息。相比于电子类传感器，光纤光栅传感器更适合用在油气石化工业或高温高压等苛刻环境中。在现有技术中，光纤光栅传感器大多利用管壁应变变化反算出管道内压力的测量原理，对管道内的压力进行检测(例如：专利号99807831.X)，存在灵敏度低的缺点。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种光纤光栅压力传感器，用于监测管道或设备内的压力，解决了现有技术中的光纤光栅压力传感器存在灵敏度低的技术问题。本申请实施例提供了一种光纤光栅压力传感器，包括：压力腔；平膜片，固定在所述压力腔上；支架，固定在所述平膜片上，且位于所述平膜片的中心；第一连接片，固定在所述支架的一端，其中，所述第一连接片的一端与所述支架的顶杆侧面连接，所述第一连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端连接；第一光纤光栅，固定在所述第一连接片上，其中，所述第一光纤光栅用于感知所述平膜片的中心位移，以获得当前压力腔内的压力变化，并通过所述第一光纤光栅的反射波长的变化反映所述当前压力腔内的压力变化。优选地，所述压力腔与被测压管道、或被测压管道容器、或被测压管道设备连通。优选地，所述压力腔为圆柱形结构。优选地，所述平膜片的中心与所述支架的底端通过焊接方式连接。优选地，所述平膜片采用不锈钢、或碳钢、或调质钢、或合金钢、或弹簧钢制成。优选地，所述支架为倒三角对称结构。优选地，所述支架采用不锈钢、或碳钢、或调质钢、或合金钢、或弹簧钢制成。优选地，所述第一连接片的一端与所述支架的顶杆侧面焊接或机械连接，所述第一连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端焊接或机械连接。优选地，所述光纤光栅压力传感器，还包括：第二连接片，与所述第一连接片对称固定在所述支架的另一端，其中，所述第二连接片的一端与所述支架的顶杆侧面连接，所述第二连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端连接；第二光纤光栅，固定在所述第二连接片上，且与所述第一光纤光栅通过第一光缆连接，其中，所述第二光纤光栅用于感知所述平膜片的中心位移，以获得当前压力腔内的压力变化，并通过所述第二光纤光栅的反射波长的变化反映所述当前压力腔内的压力变化。优选地，所述第二连接片的一端与所述支架的顶杆侧面焊接或机械连接，所述第二连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端焊接或机械连接。优选地，在所述压力腔的侧壁顶端的与所述第一连接片和所述第二连接片的连接处，具有与所述每个连接片宽度相同的平面。优选地，所述支架的顶杆的一端与所述压力腔一侧的侧壁顶端的平面处于相同的平面上，所述支架的顶杆的另一端与所述压力腔另一侧的侧壁顶端的平面处于相同的平面上。优选地，所述第一光纤光栅通过粘贴或低温焊接的方式，固定在所述第一连接片上；所述第二光纤光栅通过粘贴或低温焊接的方式，固定在所述第二连接片上。优选地，在所述第一连接片上设置有第一V型凹槽，所述第一光纤光栅通过粘贴或低温焊接的方式固定在所述第一V型凹槽中；在所述第二连接片上设置有第二V型凹槽，所述第二光纤光栅通过粘贴或低温焊接的方式固定在所述第二V型凹槽中。优选地，所述第一V型凹槽开设在所述第一连接片的两面中的任一面上；所述第二V型凹槽开设在所述第二连接片的两面中的任一面上。优选地，所述第一V型凹槽和所述第二V型凹槽可以通过机械冲压、或化学腐蚀、或离子刻蚀的方法制成。优选地，所述光纤光栅压力传感器，还包括：第三光纤光栅，设置在所述压力腔的侧壁上，且位于所述第一光纤光栅下方，所述第三光纤光栅的一端与所述第一光纤光栅的另一端通过第二光缆连接，其中，所述第三光纤光栅用于检测所述当前环境的温度变化，并对所述第一光纤光栅和第二光纤光栅的反射波长的变化中的由所述当前环境的温度变化引起的波长漂移进行补偿。优选地，所述光纤光栅压力传感器，还包括：外壳，所述压力腔、所述平膜片、所述支架、所述第一连接片和所述第二连接片、所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅、以及所述第三光纤光栅都设置在所述外壳内；其中，在所述外壳的底部开设有一小孔，所述第二光纤光栅的另一端与第三光缆的一端连接，所述第三光缆的另一端从所述小孔伸出，所述第三光缆的另一端用于输出所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅和所述第三光纤光栅的反射波长发生的变化。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本申请实施例所提供的光纤光栅压力传感器，与现有技术中利用管道外壁应变测量管道内压力的光纤光栅压力传感器相比，由于平膜片中心点的位移(挠度)大于现有技术中的管壁本身应变，所以同样压力变化引起的光栅应变量会大于现有技术中的光栅应变量，这直接导致本申请实施例所提供的光纤光栅压力传感器的灵敏度将大于现有技术中的光纤光栅压力传感器的灵敏度。所以，本申请有效地解决了现有技术中的光纤光栅压力传感器存在灵敏度低的技术问题，实现了提高光纤光栅压力传感器灵敏度的技术效果。2、本申请实施例所提供的光纤光栅压力传感器，其压力-位移传递机构为一个对称的支架，支架两端均安装有第一光纤光栅和第二光纤光栅，测量时可以取两者的平均值作为最终测量值，以减小随机误差。且支架有左右两个支撑杆，为倒三角对称结构，增强了结构稳定性。3、本申请实施例所提供的光纤光栅压力传感器，其中还设置有第三光纤光栅，用于进行温度补偿，实际测量时根据第三光纤光栅的波长值消除由于温度变化引起的传感器波长漂移，提高了测量精度。4、本申请实施例所提供的光纤光栅压力传感器，其应用场合包括所有的需要测量内部压力的管道、容器和设备，传感器测量值为表压，应用范围广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中光纤光栅压力传感器的侧面剖视图；图2为本申请实施例中光纤光栅压力传感器的俯视剖视图；图3为本申请实施例中光纤光栅压力传感器的光栅波长随管道内压力的变化示意图。标记说明：10-外壳、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅压力传感器，其特征在于，包括：压力腔；平膜片，固定在所述压力腔上；支架，固定在所述平膜片上，且位于所述平膜片的中心；第一连接片，固定在所述支架的一端，其中，所述第一连接片的一端与所述支架的顶杆侧面连接，所述第一连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端连接；第一光纤光栅，固定在所述第一连接片上，其中，所述第一光纤光栅用于感知所述平膜片的中心位移，以获得当前压力腔内的压力变化，并通过所述第一光纤光栅的反射波长的变化反映所述当前压力腔内的压力变化。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅压力传感器，其特征在于，包括：
压力腔；
平膜片，固定在所述压力腔上；
支架，固定在所述平膜片上，且位于所述平膜片的中心；
第一连接片，固定在所述支架的一端，其中，所述第一连接片的一端与所
述支架的顶杆侧面连接，所述第一连接片的另一端与所述压力腔的侧壁顶端连
接；
第一光纤光栅，固定在所述第一连接片上，其中，所述第一光纤光栅用于
感知所述平膜片的中心位移，以获得当前压力腔内的压力变化，并通过所述第
一光纤光栅的反射波长的变化反映所述当前压力腔内的压力变化。
2.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述压力腔
与被测压管道、或被测压管道容器、或被测压管道设备连通。
3.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述压力腔
为圆柱形结构。
4.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述平膜片
的中心与所述支架的底端通过焊接方式连接。
5.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述平膜片
采用不锈钢、或碳钢、或调质钢、或合金钢、或弹簧钢制成。
6.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述支架为
倒三角对称结构。
7.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述支架采
用不锈钢、或碳钢、或调质钢、或合金钢、或弹簧钢制成。
8.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述第一连
接片的一端与所述支架的顶杆侧面焊接或机械连接，所述第一连接片的另一端

\t与所述压力腔的侧壁顶端焊接或机械连接。
9.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光
栅压力传感器，还包括：
第二连接片，与所述第一连接片对称固定在所述支架的另一端，其中，所
述第二连接片的一端与所述支架的顶杆侧面连接，所述第二连接片的另一端与
所述压力腔的侧壁顶端连接；
第二光纤光栅，固定在所述第二连接片上，且与所述第一光纤光栅通过第
一光缆连接，其中，所述第二光纤光栅用于感知所述平膜片的中心位移，以获
得当前压力腔内的压力变化，并通过所述第二光纤光栅的反射波长的变化反映
所述当前压力腔内的压力变化。
10.如权利要求9所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述第二连
接片的一端与所述支架的顶杆侧面焊接或机械连接，所述第二连接片的另一端
与所述压力腔的侧壁顶端焊接或机械连接。
11.如权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵希华，路民旭，黄忠胜，陈迎锋，林小飞，杨阳，谢萍，王修云，陈超声，胡春平，刘洋，马国立，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，安科工程技术研究院北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11