一种光纤光栅压力传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光纤光栅压力传感器，包括基体、光纤、两个撑条；所述基体的受力面设有凸台；所述两个撑条与凸台固定连接；所述两个撑条上都设有槽，所述光纤穿过所述撑条并紧致固定在所述槽上，所述两个撑条之间的所述光纤刻有第一光纤光栅。凸台承受外界的压力而发生弹性形变，与凸台连接的两个个撑条会随之撑开一定的角度，从而使得紧致固定在所述撑条上的光纤光栅受到拉伸，通过检测光纤光栅的波长变化量即可获取凸台所收到的压力，从而实现压力的监测。

Fiber grating pressure sensor

The utility model provides a fiber grating pressure sensor, comprising a substrate, optical fiber, two bar; stress the substrate surface is provided with a boss; the two stays with the boss fixed; the two bars are provided with grooves, the optical fiber through the compact and stays fixed in the groove on the optical fiber grating with the first between the two stay. The boss under external pressure and elastic deformation, connected with the boss of the two one will stay open to a certain angle, so that the compact fiber grating is fixed on the brace on the stretch to get the boss have received pressure through the wavelength variation of fiber grating can be detected, so as to realize pressure monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅压力传感器
本技术涉及一种光纤光栅传感器，具体涉及一种光纤光栅压力传感器。
技术介绍
油浸变压器充油后，因为绝缘垫块浸油后的机械特性变化，绕组压紧力会低于绕组在生产过程中所施加的压紧力，且无法测量。而该指标与变压器的抗短路能力密切相关。光纤光栅压紧力传感器可以安全、稳定、准确的在线监测变压器注油后以及变压器运行过程中绕组压紧力的大小，为变压器制造厂设计、工艺改进提供支持。采用光纤光栅压紧力传感器进行监测则可及时发现异常，降低故障。目前监测通常采用电类压力传感器，但它们无法安装在变压器内部对绕组进行监测。光纤传感器监测与光纤信号传输完全无电，其优良的绝缘性能，不引雷，即使受到雷击，该系统仍可正常工作。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：如何监测变压器中的绕组受到的压力的技术问题，提出一种光纤光栅压力传感器。本技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种光纤光栅压力传感器，包括基体、光纤、两个撑条；所述基体的受力面设有凸台；所述两个撑条与所述凸台固定连接；所述两个撑条上都设有槽，所述光纤穿过所述撑条并紧致固定在所述槽上，所述两个撑条之间的所述光纤刻有第一光纤光栅。进一步地，所述基体的内侧设有凸起，所述凸起设有凹槽，所述光纤穿过所述凸起，并固定在所述凹槽内。更进一步地，位于所述凸起与所述撑条之间的所述光纤处于自由状态，所述光纤穿过所述凸起的引出部分设有第二光纤光栅，所述第二光纤光栅与所述基体内壁之间无任何接触。具体地，所述第一光纤光栅位于所述两个撑条的中间位置；所述凸台与所述基体的对称中心相同。具体地，所述光纤光栅压力传感器还包括底板，用来封装所述基体。具体地，所述凸台的表面积小于所述基体空腔的上表面积。具体地，所述光纤光栅压力传感器还包括保护套管及螺旋保护管，从所述基体穿出的所述光纤穿过所述保护套管，所述螺旋保护管套住所述保护套管。具体地，所述基体开设有孔，用来使所述基体与外界环境相通。具体地，所述凸台的凸出高度为0.5～0.8mm，和/或所述凸台与所述基体空腔上表面之间的厚度为1～3mm。具体地，所述基体的材质采用钛合金。本技术与现有技术对比的有益效果包括：凸台承受外界的压力而发生弹性形变，与凸台连接的两个撑条会随之撑开一定的角度，从而使得紧致固定在所述撑条上的光纤光栅受到拉伸，通过检测光纤光栅的波长变化量即可获取凸台所受到的压力，从而实现压力的监测。附图说明图1是本技术具体实施方式中光纤光栅压力传感器的结构示意图。图2是本技术具体实施方式中光纤光栅压力传感器的结构示意图。图3是本技术具体实施方式中光纤光栅压力传感器的结构示意图。图4是本技术具体实施方式中光纤光栅压力传感器受到的压力值与波长值的线性曲线图。具体实施方式下面对照附图并结合优选的实施方式对本技术作进一步说明。本专利技术具体原理如下：光纤光栅压紧力传感器由基体-光纤光栅构成，进行压力检测时，当传感器的凸台受到力的作用时会使凸台产生形变，使凸台内侧的两个T型撑条之间距离发生变化，从而使光纤光栅产生拉伸，其光纤光栅中心波长随之发生漂移。使用有限元软件对模型进行分析，可得到其受力大小与两T型撑条间隔距离大小为线性关系。由此，制作成传感器验证了传感器所受到的力与波长变化成线性关系，且具有重复性。光纤光栅压紧力传感器其波长变化量为：Δλ＝K1*ΔT+Kε*Δε其中K1为应力光栅的温度系数，为波长变化量与温度的比值，Kε为应力系数，为波长变化量与压力的比值，Δλ为波长变化量，ΔT为温度变化量，Δε为压力引起的应变变化量。在测压力光纤光栅旁边增加一根处于自由状态下的光纤光栅作为温度补偿。温度补偿光纤光栅其波长变化量为：ΔλT＝KT*ΔT其中KT为温度系数，为波长变化量与温度的比值。由此，剔除温度的影响，得到受力时波长的变化量为：通过检测波长的变化量即可获得光纤光栅压力传感器所受到的力。本具体实施提供了一种光纤光栅压力传感器，如图1-3所示，包括基体1、光纤2、两个撑条3；所述基体1的受力面设有凸台4；所述两个撑条与所述凸台固定连接；所述两个撑条3上都设有槽，所述光纤2穿过所述撑条并紧致固定在所述槽上，所述两个撑条之间的所述光纤刻有第一光纤光栅21。需要说明的是，凸台4的尺寸是经过计算后设计的，与基体的受力面成一定的比例关系；其高度则根据其量程的最大值来设定，当凸台受到的力超过其最大量程时，凸台会下陷至与基体受力面同面，此时基体受力面分担凸台的大部份受到的力，从而不会损坏光纤光栅压力传感器，对光纤光栅压力传感器起到保护的作用。在本具体实施方式中，所述基体的内侧设有凸起5，所述凸起5设有凹槽，所述光纤2穿过所述凸起5，并固定在所述凹槽内。在本具体实施方式中，位于所述凸起与所述撑条之间的所述光纤处于自由状态，所述光纤2穿过所述凸起5的引出部分设有第二光纤光栅22，所述第二光纤光栅22与所述基体1内壁无任何接触。第二光纤光栅22与所述基体1内壁不接触是为了让第二光纤光栅22处于悬空的状态，不会因为碰触到其它硬物，而使其波长发生不可知的变化。在本具体实施方式中，第一光纤光栅21用来检测受力，第二光纤光栅22用来消除温度的影响，第二光纤光栅22与第一光纤光栅21串联，只需要用到一根光纤，也可减少光纤接头的引出，简化了基体的内部结构。在本具体实施方式中，所述第一光纤光栅21位于所述两个撑条3的中间位置；所述凸台4与所述基体1的对称中心相同。在本具体实施方式中，所述光纤光栅压力传感器还包括底板，用来封装所述基体。在本具体实施方式中，所述凸台4的凸出高度为0.5～0.8mm，和/或所述凸台4与所述基体空腔上表面之间的厚度为1～3mm。具体地，凸台的凸出高度为0.6mm，所述凸台与所述基体空腔上表面之间的厚度为1mm。凸台的凸出高度及所述凸台与所述基体空腔上表面之间的厚度是根据其受力的最大量程所设，当受力超过最大量程时，0.6mm的高度则下降至0。在本具体实施方式中，所述撑条3为T型撑条。T型撑条的高度设定与传感器测量精度相关，其高度值越大，传感器测量的分辨率越高，但如果高度值过大则会影响传感器的寿命，在本具体实施方式中，T型撑条的高度值为4～7mm，具体地，T型撑条的高度值为4mm。在本具体实施方式中，所述光纤光栅压力传感器还包括保护套管6及螺旋保护管7，从所述基体穿出的所述光纤2穿过所述保护套管6，所述螺旋保护管7套住所述保护套管6。在本具体实施方式中，所述基体开设有孔，用来使所述基体与外界环境相通。在本具体实施方式中，所述撑条与所述凸台固定连接的方式包括一体成型或焊接。在本具体实施方式中，所述基体1的材质采用钛合金，保证了传感器有较好弹性，同时是弱磁性，几乎不与变压器内部的磁场产生作用。在本具体实施方式中，光纤2固定在撑条及凸起上是通过胶固定，具体的是通过353ND胶固定。需要说明的是，凸台下表面与背面厚度、尺寸与受力形成的形变有直接的关系，且与传感器长宽高也成一定比例关系。在本具体实施方式中，基体凸台部分的厚度为1～3mm，传感器长宽高的比为18:6:1。本具体实施方式中，如表1所示，对光纤光栅压力传感器施加力，传感器会输出对应的波长值，如图4，力值与波长值成线性关系。表1力值(KN)波长值(nm)0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：包括基体、光纤、两个撑条；所述基体的受力面设有凸台；所述两个撑条与凸台固定连接；所述两个撑条上都设有槽，所述光纤穿过所述撑条并紧致固定在所述槽上，所述两个撑条之间的所述光纤刻有第一光纤光栅。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：包括基体、光纤、两个撑条；所述基体的受力面设有凸台；所述两个撑条与凸台固定连接；所述两个撑条上都设有槽，所述光纤穿过所述撑条并紧致固定在所述槽上，所述两个撑条之间的所述光纤刻有第一光纤光栅。2.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述基体的内侧设有凸起，所述凸起设有凹槽，所述光纤穿过所述凸起，并固定在所述凹槽内。3.如权利要求2所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：位于所述凸起与所述撑条之间的所述光纤处于自由状态，所述光纤穿过所述凸起的引出部分设有第二光纤光栅，所述第二光纤光栅与所述基体内壁之间无任何接触。4.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述第一光纤光栅位于所述两个撑条的中间位置；所述凸台与所述基体的对称中心相同。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，卫广远，侯丹，
申请(专利权)人：深圳太辰光通信股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44