一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法技术

本发明专利技术涉及光纤光栅传感技术领域，具体涉及一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法，包括以下步骤：根据工程需要，确定材料的选型和压力传感器的直径，计算膜片的厚度及中心点最大挠度；根据光纤光栅传感器的波长精度和灵敏度计算中心点所需的最小挠度；采用ANSYS软件设计膜片的力学模型，遴选满足最小挠度要求的膜片模型并分级加载，然后选择满足最小挠度要求的膜片模型；对弹性体进行镂空处理，再确定压力传感器的机械结构并生产、组装。本发明专利技术通过理论优化设计，增加凸台高度，规避传统的直通方式，增加传感器对挠度变形的敏感度；在膜片顶部增加开槽设计，降低膜片的变形刚度，增加压力敏感度，在小体积的情况下实现大范围压力感测。大范围压力感测。大范围压力感测。

【技术实现步骤摘要】
一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法


[0001]本专利技术涉及光纤光栅传感
，尤其涉及一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法。

技术介绍

[0002]压力传感器是工程应用中不可缺少的一部分，在土木工程、航空航天、石油电器、交通运输等领域都有广泛地应用。传统的电阻应变式和振弦式压力传感器由于其原理限制，多以电信号和电元件器作为传感元，因此无法在极端天气和强电磁辐射区域工作，此外，上述压力传感器多为点式传感器，无法实现分布式多点传感。
[0003]光纤光栅传感器由于其精度高、轻便、耐腐蚀、抗电磁干扰等一系列优点已被广泛应用于结构安全、安防监测等场合。但现有的光纤光栅压力传感器仍然存在灵敏度不够高的缺陷，无法满足特定高精度检测的应用情形。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法，以解决现有光栅压力传感器灵敏度低的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：根据工程对传感器体积和量程的需要，确定材料的选型和压力传感器的直径，计算膜片的厚度及中心点最大挠度；步骤二：根据光纤光栅传感器的波长精度及灵敏度，计算中心点所需的最小挠度；步骤三：采用ANSYS软件设计所述膜片的力学模型，在所述膜片的圆周方向设计不同宽度和深度的环形槽，均匀施加最大压力载荷，计算各种槽宽及深度对应的中心点挠度；步骤四：遴选满足最小挠度要求的膜片模型，采用ANSYS软件分级加载，分析压力
‑
挠度的线性度，选择线性度最佳、挠度最大的模型对应的宽度及深度的环形槽；步骤五：遴选弹性体，将弹性体与膜片的两端连接，将第一超弱光纤光栅固定于弹性体上，对弹性体进行镂空处理；步骤六：在所述膜片的底部中心点设计h高的凸台，将弹性体安装到传感器盒体内，并使膜片被所述凸台支撑，膜片产生挠度导致超弱光纤光栅上产生伸长ΔL：其中，h为凸台高度，R为膜片半径，Δh为膜片中心的高度变化值；步骤七：根据量程和灵敏度要求选择凸台的高度，确定机械结构，制作传感器实物。2.根据权利要求1所述的一种平膜片光纤光栅压力传感器的增敏设计方法，其特征是，还包括：步骤八：将传感器实物置于加载盒中，在膜片表面加垫细砂，施加不同的重力载荷，测量光纤光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志会，汪叶梦，华鹏，杨雄波，谭超，徐冰，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：