一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器制造技术

本发明专利技术提供一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器，传感器探头包括壳体，壳体为筒形结构，壳体的两端分别密封设置有端盖，壳体内部的中间位置设置有将壳体内部密封分隔为左右两个腔室的隔板，隔板两侧的壳体上分别设置流体通孔，隔板两侧的腔室内设置有活塞，活塞与端盖之间还设置有弹簧，端盖上设置有探头安置孔，且探头安置孔与活塞相垂直，每个探头安置孔内均设置有光纤探头，活塞上正对光纤探头的位置处设置有反光片，光纤探头上壳体两端的出射光纤分别与一个光电探测器相连，两个光电探测器又分别与信号处理器相连。以解决现有差压传感器在很多场合并不适用，实用性不强，无法满足实际压差测量要求的问题。本发明专利技术属于压差检测领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种传感器结构，属于光纤传感

技术介绍
差压传感器广泛应用于工业中，主要用于测量设备、部件或流体在不同位置的压 力差，其广泛应用于尾气压差、气体流量、液位高低、洁净间监测等检测领域。现今，已出现 采用不同原理的差压传感器，例如电阻式、电容式、电感式、节流器式、磁性液体式、MEMS式 等，其中电阻式、电容式较为常见，其余类型由于实用性不强、局限性较大或仍处于概念期， 并未得到推广，但电阻式、电容式差压传感器也存在自身的缺点，在很多场合不能很好的胜 任。
技术实现思路
本专利技术的目的在于；提供一种双活塞对称阻巧式光纤差压传感器，W解决现有差 压传感器在很多场合并不适用，实用性不强，无法满足实际压差测量要求的问题。 本专利技术的方案如下；一种双活塞对称阻巧式光纤差压传感器，包括传感器探头、光电探 测器和信号处理器，所述传感器探头包括壳体，壳体为筒形结构，壳体的两端分别密封设置 有端盖，壳体内部的中间位置设置有将壳体内部密封分隔为左右两个腔室的隔板，隔板两 侧的壳体上分别设置流体通孔，隔板两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞，每个活 塞与该活塞所在一侧的端盖之间还设置有弹黃，端盖上均设置有贯通端盖的探头安置孔， 且探头安置孔均与该探头安置孔所对应的活塞相垂直，每个探头安置孔内均设置有光纤探 头，活塞上正对光纤探头的位置处设置有反光片，光纤探头上壳体两端的出射光纤分别与 一个光电探测器相连，两个光电探测器又分别与信号处理器相连。 还包括有光源、Y型禪合器和光纤，光源设置于光纤的一端用于产生光纤信号，光 源发出的光信号禪合进入到光纤内，光纤的另一端经Y型禪合器后分为入射光纤和参考光 纤，上述光源、Y型禪合器和光纤的组合共有两组，其中一组上述组合中的入射光纤接入传 感器探头一端的光纤探头，并作为光纤探头的入射光纤，另一组上述组合中的入射光纤接 入传感器探头另一端的光纤探头，并作为传感器探头另一端光纤探头的入射光纤，两组上 述组合中的参考光纤分别单独连接有一个光电探测器，且光电探测器均与信号处理器相 连；光源发出的光信号禪合进入到光纤内，再通过Y型禪合器分为两路，一路经入射光纤到 达光纤探头，照射到反光片上，经反射后的反射光进入接收光纤，由接收光纤传输到光电探 测器进行光电转换，再经过后期的信号处理输入信号处理器；另一路经参考光纤直接传输 到光电探测器进行光电转换，转换后的电信号经处理后输入信号处理器，信号处理器再对 该两路信号进行比值运算。与上述过程同理，另一组光源、Y型禪合器和光纤的组合中，光 源发出的光信号也经过相同的路径，进入到信号处理器进行比值运算。再对该两组数据进 行减法运算即得到最终的输出值。 为了避免弹黃对传感器的影响，每个弹黃的两端均固定于该弹黃两端所对应的活 塞和端盖上，所述两个弹黃w及两个活塞的形状、规格和性能参数均相同，在壳体沿水平放 置，且流体通孔均与空气相连通的状态下，两个弹黃均处于自然状态，即两个弹黃无拉伸与 压缩形变； 为保证探头结构的稳定性，传感器探头中，隔板与壳体为一体式结构或隔板密封固定 于壳体内； 为保证光纤探头的传感效果，壳体为圆筒形结构，壳体内位于隔板两侧的腔室相对于 隔板对称设置，两个活塞及两个弹黃也分别相对于隔板对称设置，隔板两侧的流体通孔也 相对于隔板对称，为防止流体内的杂质进入传感器探头，流体通孔上均设置有过滤网； 为保证两端光纤探头与反光片之间的距离平衡，探头安置孔均开设在所在端盖的正中 屯、位置，探头安置孔和活塞同轴，自然状态下，即两个弹黃无拉伸与压缩形变时，其中一个 光纤探头到该光纤探头所对应的反光片的距离与另一个光纤探头到另一个反光片的距离 相同； 为保护光纤探头，同时不影响光纤探头的使用效果，光纤探头与反光片之间还设置有 透光片，透光片为玻璃片，透光片均设置于两个探头安置孔位于两个端盖内侧的端口处； 作为优选的结构，探头安置孔内设置有内螺纹，光纤探头分别旋紧固定于探头安置孔 内； 为保证传感器的使用寿命和使用效果，活塞的材质优选地硬质合金，为保证活塞的密 封效果，防止流体经活塞边缘流入弹黃所在腔室，活塞与壳体的内壁之间设置有密封圈，为 避免活塞移动时弹黃所在腔室内气压升高影响检测效果，两端的端盖上还分开设有贯通端 盖的压力补偿孔。 光纤探头的光纤束由入射光纤和接收光纤集合链装而成，入射光纤另一端与光源 对接，用W禪合入射光，接收光纤出射端与光电探测器连接，输出光强度信号。 传感器探头部分的工作原理为；①当传感器探头未工作时，左右两侧检测腔内无 流体流入，两活塞处于初始位置，此时两侧阻巧弹黃均处于自然状态(无拉伸与压缩形变)， 活塞不产生轴向位移。因此，传感器两侧相同结构的光纤探头与活塞端面反光片之间的距 离为初始距离，从而两光纤探头接收光纤的输出光信号强度相等，经光电转换及信号处理 计算后输出值为0 ;②当传感器探头工作中，左右两侧检测腔内流体压力相等时，此时两侧 阻巧弹黃被压缩相同的长度，活塞产生相同的轴向位移。因此，传感器两侧光纤探头与反光 片之距离相等，从而两光纤探头接收光纤的输出光信号强度相等，经光电转换及信号处理 计算后输出值亦为0 ;⑨当活塞左右两侧检测腔内的流体存在压力差时，此时两侧阻巧弹 黃被压缩的长度不同，活塞产生的轴向位移也不同。因此，传感器两侧光纤探头与反光片之 距离就会不相等，从而两光纤探头接收光纤的输出光信号强度不等，经光电转换及信号处 理计算后的输出值大小即可反映两侧检测腔内流体的压力差大小。 -、传感器强度补偿原理 参照图1，该方法中光源发出的光经过Y型禪合器等分为两路，一路进入传感器探头一 端，经反射后到达第一个光电探测器，另一路经参考光纤传输到第二个光电探测器，那么两 光电探测器的输出信号分别为：对上述两式进行比值运算为（1) 式中；Si为光源输出的光功率；Zj为入射光纤的透过率；I*为接收光纤的透过率；4 为参考光纤的透过率；巧、巧为第一、第二个光探测器的灵敏度；&为禪合比；Afi为该侧 探头调制函数。 同理，另一光源发出的光经过另一Y型禪合器等分为两路，一路进入传感器探头 的另一端，经反射后对应到达第=个光电探测器，另一路经参考光纤传输到第四个光电探 测器，那么第=、第四两光电探测器的输出信号分别为：式中；&为光源输出的光功率；化、化为第S、第四个光电探测器的灵敏度；&为禪合 比；Af,为该侧探头调制函数。再对（1)、（ 2 )两式做减法计算有：又差压传感器的两探头结构相同，其调制函数分别为：式中：共为反射率，巧> 巧为两探头所受到的外界压力，Mi为入射光纤与接收光纤的 数值孔径，*为光纤之间的距离，r为光纤半径，》为接收光纤数量，rf为光纤束与反光片的 调定距离。 令= ^，再把调制函数ifi，带入上式可得：因为设计中传感器两探头的结构相同，所W其结构参数化、B、rf可认为相等， 那么输出量1由两探头外界压力马巧所决定。 通过上式还可看出，通过对光的强度补偿，能很好的消除光源功率波动、及禪合器 带来的误差，同时在设计中采用对称设计，选用稳定的光电检测元件，从而避免其他因素引 入的误差，使（5)中的S与^、巧、馬、馬忽略。使得（5)简化为：二、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器，包括传感器探头（1）、光电探测器（2）和信号处理器（3），所述传感器探头（1）包括壳体（11），壳体（11）为筒形结构，壳体（11）的两端分别密封设置有端盖（12），壳体（11）内部的中间位置设置有将壳体（11）内部密封分隔为左右两个腔室的隔板（13），隔板（13）两侧的壳体（11）上分别设置流体通孔（111），隔板（13）两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞（14），每个活塞（14）与该活塞（14）所在一侧的端盖（12）之间还设置有弹簧（15），端盖（12）上均设置有贯通端盖（12）的探头安置孔（121），且探头安置孔（121）均与该探头安置孔（121）所对应的活塞（15）相垂直，每个探头安置孔（121）内均设置有光纤探头（16），活塞（14）上正对光纤探头（16）的位置处设置有反光片（17），光纤探头（16）上壳体（11）两端的出射光纤（161）分别与一个光电探测器（2）相连，两个光电探测器（2）又分别与信号处理器（3）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩，钟丽琼，陈明强，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52