本实用新型专利技术提供一种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，包括压力入口、压力源接头、底座、外壳、光缆防水接头、传感膜片、多模光纤、SMA金属光纤插芯、铠装光纤外套。本实用新型专利技术的有益效果是采用不锈钢壳体封装形式，使其可以应用于海洋、油井等恶劣环境的压力探测中；无源光传感抗电磁干扰性强，且仅需对低功率光源供电；传感信号通过偏振低相干干涉法解调，光源功率的波动对解调无影响；传感器结构简单，维修方便，加工成本低、生产效率高、便于批量生产。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于光纤传感领域，尤其是涉及一种基于F-P干涉原理的光纤高压传 感器。
技术介绍
在海洋监测、石油、化工等高压工程领域中，环境压力是重要的监测内容，直接关 系到监测数据的精度、生产环境的安全、工业产品的质量。 在现有的技术中广泛使用的是电子式压力传感器，这种传感器存在很难避免噪声 干扰和温度漂移问题、体积大、寿命短、布放困难、维护成本高等问题。光纤传感器具有抗电 磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、灵敏度高、重量轻、体积小、外形可变、便于复用等诸多优点， 非常适合应用于高压探测领域中，但是目前没有基于F-P干涉原理技术平台下的光纤高压 传感器。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供一种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，将光 纤F-P压力传感器应用于高压探测领域。本传感器抗电磁干扰、安装便捷、成本较低，尤其适 合海洋监测、石油、化工等领域的压力测量。 为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是： -种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，其特征在于：传感器包括压力入口、压 力源接头、底座、外壳、光缆防水接头、传感膜片、多模光纤、SMA金属光纤插芯、铠装光纤外 套；SMA金属光纤插芯和底座的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连 接;传感膜片为带有圆柱形法珀微腔的方形膜片，和SMA金属光纤插芯之间通过环氧树脂固 定，固定前通过偏振低相干干涉解调仪观察信号质量保证膜片与插芯的对中性;压力源接 头和底座的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连接;底座和外壳之间、 外壳和光缆防水接头之间均通过螺纹连接;光纤经过铠装来提高传感器的使用寿命。 压力源接头、底座、外壳均采用不锈钢316L材料，使传感器可工作在高压环境中， 并提高了传感器的耐腐蚀性。 压力源接头、底座、SMA金属光纤插芯之间均通过环氧树脂密封胶和激光焊接进行 密封连接，实现对传感单元的密封隔离，保证气体或液体压力源介质不发生泄漏。压力源接 头采用国标螺纹，可以方便地与压力源或其他待测设备连接。 传感膜片采用MEMS加工技术，将单晶硅片与腐蚀有微腔的Pyrex玻璃进行阳极键 合，保证了传感单元的尺寸精度与稳定性。 本技术具有的优点和积极效果是:采用不锈钢壳体封装形式，增大了传感器 的量程，并使其可以应用于海洋、油井等恶劣环境的压力探测中；传感器为无源光传感，抗 电磁干扰性强，且使用时仅需对光源供电，耗电功率低;传感信号通过偏振低相干干涉法解 调，光源功率的波动对解调无影响；传感器结构简单，维修方便，加工成本低、生产效率高、 便于批量生产。【附图说明】 图1是本技术的结构示意图 图2是本技术的俯视图 图3是本技术的仰视图 图4是本技术的传感膜片结构图 图5是本技术的传感头单元结构图 图6是本技术的实施例系统示意图 图中： 1、压力入口 2、压力源接头 3、底座 4、外壳 5、光缆防水接头 6、传感膜片 7、多模光纤 8、SMA金属光纤插芯 9、铠装光纤外套 10、传感硅片 11、真空F-P腔 12、Pyrex玻璃基底 13、LED光源 14、3dB耦合器 15、模拟海洋环境压力罐 16、本新型传感器 17、信号处理模块 18、解调单元 19、线阵CCD 20、偏振片 21、双折射光楔 22、光纤陶瓷插芯 23、传感头单元【具体实施方式】 如图1、2、3所示，本技术一种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，包括压力 入口 1、压力源接头2、底座3、外壳4、光缆防水接头5、传感膜片6、多模光纤7、SMA金属光纤插 芯8、铠装光纤外套9。 SMA金属光纤插芯8和底座3的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光 焊接连接;传感膜片6为带有圆柱形法珀微腔的方形膜片，和SMA金属光纤插芯8之间通过环 氧树脂固定，固定前通过偏振低相干干涉解调单元18观察信号质量保证膜片与插芯的对中 性;压力源接头2和底座3的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连接;底 座3和外壳4之间、外壳4和光缆防水接头5之间均通过螺纹连接;光纤经过铠装来提高传感 器的使用寿命。 压力源接头2、底座3、外壳4、光缆防水接头5构成本技术传感器的壳体封装； 参照图4所示，传感硅片10和Pyrex玻璃基底12经阳极键合构成传感膜片6,两者之间为经 MEMS技术腐蚀得到的真空F-P微腔11;参照图5所示，传感膜片6与金属光纤插芯8经环氧树 脂胶粘接构成传感头单元。 本实例的工作过程：参照图6所示，将本技术光纤高压传感器16接在待测模拟海洋环境压力罐15 的压力接口上。当压力罐中的压力发生变化时，压力经罐内液态介质作用在传感膜片6上， 挤压传感硅片10使之发生弹性形变。依据板壳理论可知，硅片形变量与压力改变量满足公 式：即硅片形变量与压力改变量呈线性关系。而硅片形变量与F-P腔腔长也呈线性关 系，故可以通过对光信号进行解调确定某时刻的F-P腔腔长，进而得出压力罐内的压力值。 白光LED光源13发出的光，经3dB耦合器14进入本技术传感器16。光线经F-P腔 11调制，带有F-P腔腔长信息的反射光再次经3dB耦合器14进入解调单元18。解调单元18采 用偏振式低相干干涉解调方法，将F-P腔腔长信息转换为线阵CCD 19上的位置信息。线阵 (XD 19输出的电信号再经信号处理模块17处理，解调出此时的压力值。 通过改变传感硅片10的厚度和真空F-P腔11的底面半径，可以制作适用于不同压 力探测范围的传感器，量程可为0~30Mpa、0~50Mpa、0~70Mpa等等。通过精确地控制传感 膜片6的制作尺寸及精确的解调方法，可以满足高精度实时压力探测要求。 以上对本技术的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本技术的 较佳实施例，不能被认为用于限定本技术的实施范围。凡依本技术申请范围所作 的均等变化与改进等，均应仍归属于本技术的专利涵盖范围之内。【主权项】1. 一种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，其特征在于：所述传感器包括压力入口 (1)、压力源接头(2)、底座(3)、外壳(4)、光缆防水接头(5)、传感膜片(6)、多模光纤(7)、SMA 金属光纤插芯(8)、铠装光纤外套(9); SMA金属光纤插芯(8)和底座(3)的侧面通过均匀涂抹 环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连接;传感膜片（6)为带有圆柱形法珀微腔的方形膜 片，和SMA金属光纤插芯（8)之间通过环氧树脂固定，固定前通过偏振低相干干涉解调仪观 察信号质量保证膜片与插芯的对中性;压力源接头(2)和底座(3)的侧面通过均匀涂抹环氧 树脂胶密封，底面通过激光焊接连接;底座(3)和外壳(4)之间、外壳(4)和光缆防水接头(5) 之间均通过螺纹连接。【专利摘要】本技术提供一种基于F-P干涉原理的光纤高压传感器，包括压力入口、压力源接头、底座、外壳、光缆防水接头、传感膜片、多模光纤、SMA金属光纤插芯、铠装光纤外套。本技术的有益效果是采用不锈钢壳体封装形式，使其可以应用于海洋、油井等恶劣环境的压力探测中；无源光传感抗电磁干扰性强，且仅需对低功率光源供电；传感信号通过偏振低相干干涉法解调，光源功率的波动对解调无影响；传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于F‑P干涉原理的光纤高压传感器，其特征在于：所述传感器包括压力入口(1)、压力源接头(2)、底座(3)、外壳(4)、光缆防水接头(5)、传感膜片(6)、多模光纤(7)、SMA金属光纤插芯(8)、铠装光纤外套(9)；SMA金属光纤插芯(8)和底座(3)的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连接；传感膜片(6)为带有圆柱形法珀微腔的方形膜片，和SMA金属光纤插芯(8)之间通过环氧树脂固定，固定前通过偏振低相干干涉解调仪观察信号质量保证膜片与插芯的对中性；压力源接头(2)和底座(3)的侧面通过均匀涂抹环氧树脂胶密封，底面通过激光焊接连接；底座(3)和外壳(4)之间、外壳(4)和光缆防水接头(5)之间均通过螺纹连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘柯，
申请(专利权)人：天津求实飞博科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。