用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置制造方法及图纸

本申请涉及一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置，传感器装置包括结构相同的第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，第一光纤光栅传感器包括基体和光纤光栅，基体表面形成有通槽，光纤光栅设置于通槽内，第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器均设置于压力容器，第二光纤光栅传感器由隔热材料封装，用于根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置，第一光纤光栅传感器用于根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置。根据两个光纤光栅传感器反射光的参数特征可实现对压力容器的全面检测，且光纤光栅传感器工作时无需通电，不会引起电气干扰，且耐高温、抗辐射，在严苛的工作环境下也能正常工作，检测可靠性高。

FBG sensor and detection device for pressure vessel

【技术实现步骤摘要】
用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置
本申请涉及传感器
，特别是涉及一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置。
技术介绍
压力容器是指是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，在各种工业设备中被广泛使用。在核电领域中，压力容器包括反应堆压力容器、主蒸汽发生器、主管道和稳压器等，这些压力容器是构成核能发电的重要组成部分，设备本身的工作状态及设备内部盛装的物质的稳定状态是保障核电设备正常工作的基础，因此对其工作状态的监测十分重要。传统的压力容器监测方法主要采用传感器检测，例如通过压电传感器通过将检测到的压力转换成电压信号，分析后得到压力容器的压力状态，或者通过温度传感器检测容器温度，然而，这种检测方法容易引起电气和电磁干扰，影响检测结果的准确性，且压电传感器和温度传感器在高温、高压、高腐蚀和高辐射等特殊复杂环境中寿命降低，导致检测可靠性低。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的压力容器监测方法检测可靠性低的问题，提供一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置。一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置，包括第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均包括基体和光纤光栅，所述基体表面形成有通槽，所述光纤光栅设置于所述通槽内，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均设置于压力容器；所述第二光纤光栅传感器由隔热材料封装；所述第一光纤光栅传感器用于根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置，所述第二光纤光栅传感器用于根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置。一种用于压力容器的光纤光栅检测装置，其特征在于，包括光纤光栅解调装置和上述的用于压力容器的光纤光栅传感器装置，所述光纤光栅解调装置通过光纤连接所述用于压力容器的光纤光栅传感器装置；所述光纤光栅解调装置用于向所述用于压力容器的光纤光栅传感器装置发射光脉冲，所述光纤光栅传感器装置根据压力容器内的温度和压力产生光反射，所述光纤光栅解调装置还用于接收所述用于压力容器的光纤光栅传感器装置发射的反射光，根据所述反射光的光强度和中心波长得到所述压力容器内的温度与压力参数。上述用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置，包括第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，当基体在外部力作用下发生形变，或者感应到外界温度时，会引起放置在基体的通槽中的光纤光栅的反射光强和发射波长发生变化，第一光纤光栅传感器根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置，第二光纤光栅传感器由隔热材料封装，根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置，根据两个光纤光栅传感器反射光的参数特征可以得到压力容器的温度与压力参数，以便于可根据压力参数分析压力容器内部的液位信息，通过获取多个参数实现对压力容器的全面检测，且光纤光栅传感器工作时无需通电，不会引起电气干扰，且耐高温、抗辐射，在严苛的工作环境下也能正常工作，用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置检测可靠性高。附图说明图1为一个实施例中第一光纤光栅传感器的结构图；图2为一个实施例中光纤光栅传感器阵列的结构图；图3为一个实施例中用于压力容器的光纤光栅检测装置的结构框图；图4为另一个实施例中用于压力容器的光纤光栅检测装置的结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一个实施例中，请参见图1，提供一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置，该装置包括第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器均包括基体112和光纤光栅116，基体112表面形成有通槽114，光纤光栅116设置于通槽114内，第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器均设置于压力容器，当基体112在外部力作用下发生形变，或者感应到外界温度时，会引起放置在基体112的通槽114中的光纤光栅116的反射光强和发射波长发生变化，第一光纤光栅传感器根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置200，第二光纤光栅传感器由隔热材料封装，根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置200。根据两个光纤光栅传感器反射光的参数特征可以得到压力容器的温度与压力参数，以便于可根据压力参数分析压力容器内部的液位信息，通过获取多个参数可以实现对压力容器的全面检测，且通过将第一光纤传感器和第二光纤传感器与不同的结构配合使用，使两个光纤光栅传感器主要检测的参数不同，又能实现相互检测过程当中互不干扰，从而提高检测结果的准确性，且光纤光栅传感器工作时无需通电，不会引起电气干扰，且耐高温、抗辐射，在严苛的工作环境下也能正常工作，用于压力容器的光纤光栅传感器装置及检测装置检测可靠性高。具体地，光纤光栅116是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，可在光纤上刻写形成，是一种无源滤波器件。第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器均包括基体112和光纤光栅116，基体112表面形成有通槽114，通槽114两端的延伸长度可根据实际需求调整，通槽114的深度由基体112表面向基体112中心扩展，基体112上的通槽114起到承载光纤光栅116的作用，光纤光栅116可部分或全部设置于通槽114内，当光纤光栅116部分设置于通槽114内时，另外一部分与外界空间接触，可以更灵敏地感应到外部环境的变化，当光纤光栅116全部设置于通槽114内时，基体112可以对光纤光栅116起到很好的保护作用，有利于延长光纤光栅116的使用寿命。光纤光栅116可固定设置于通槽114内，以避免多次检测或长时间使用时，由于光纤光栅116位置移动影响实验结果的准确性，光纤光栅116的固定方式并不是唯一的，例如可采用粘胶在通槽114内与基体112贴合，操作简单。光从光纤光栅116的一端进入后，满足布拉格条件的光，即波长为λB光会发生后向耦合，反射谱中会形成以λB为中心的峰值，光纤光栅116只能反射以λB为中心的窄带宽的光，其余波长的光透射。布拉格条件为：λB＝2neffΛ(1)其中λB为光纤光栅116的中心波长即布拉格波长，neff为栅区的纤芯的有效折射率，Λ为光纤光栅116的周期。入射光经过纤芯的布拉格光栅结构时会发生散射，当入射光的波长不满足布拉格匹配条件时，各个光栅面的散射光的相位会错乱一直相互抵消，当入射光的波长满足布拉格匹配条件时，各光栅面的散射光的相位保持一致，反射回来的光会得到逐步累积加强，形成反向传导的反射峰。由公式(1)可知，光纤光栅116的中心波长是和Λ与λB有关，外界温度或外部力等变化时会引起Δneff和ΔΛ的变化，从而中心波长发生变化，则中心波长变化可表示为：ΔλB＝2ΔneffΛ+2neffΔΛ(2)由公式(2)中可知，当有效折射率neff或栅距Λ有变化时，光纤光栅116的中心波长λB会随之改变，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置，其特征在于，包括第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均包括基体和光纤光栅，所述基体表面形成有通槽，所述光纤光栅固定设置于所述通槽内，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均设置于压力容器；所述第二光纤光栅传感器由隔热材料封装；/n所述第一光纤光栅传感器用于根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置，所述第二光纤光栅传感器用于根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于压力容器的光纤光栅传感器装置，其特征在于，包括第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均包括基体和光纤光栅，所述基体表面形成有通槽，所述光纤光栅固定设置于所述通槽内，所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器均设置于压力容器；所述第二光纤光栅传感器由隔热材料封装；
所述第一光纤光栅传感器用于根据容器内的温度和压力产生反射光至光纤光栅解调装置，所述第二光纤光栅传感器用于根据容器内的压力产生反射光至光纤光栅解调装置。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括光纤光栅传感器阵列，所述光纤光栅传感器阵列包括两个以上的传感器单元，所述传感器单元的结构与所述第二光纤光栅传感器的结构相同，各所述传感器单元沿竖直方向设置于所述压力容器的内壁。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光纤光栅传感器由防辐射材料封装，所述第二光纤光栅传感器由隔热材料和防辐射材料封装。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基体为正方体基体。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通槽的数量为两个以上，各所述通槽内均设置有所述光纤光栅。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，各所述光纤光栅的长度均相等。


7.一种用于压力容器的光纤光栅检测装置，其特征在于，包括光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩宇，洪振旻，姜磊，张宇宏，
申请(专利权)人：中广核核电运营有限公司，岭东核电有限公司，大亚湾核电运营管理有限责任公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，深圳中科传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44