光纤光栅压力传感器制造技术

技术编号:4775706 阅读:213 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术公开了一种光纤光栅压力传感器,包括本体,本体包括上外套和下外套,上外套的一端为上盖,上外套内设置有金属薄片,金属薄片与上盖之间形成空腔,金属薄片上设置有小支架,上外套和下外套内设置有结构件,光学传感元件光栅部分一端固定在小支架的槽里,另一端固定在结构件的横梁的细槽里,光学传感元件的尾纤穿过下外套上的小孔伸出本体。光纤光栅与金属薄片的垂直位置,可以测量出金属薄片的最大变形量,提高了传感器的测量灵敏度,如果压力增大,可以增加金属薄片的厚度,使金属薄片在相同压力下变形量减少,增加传感器的测量范围。(*该技术在2020年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤传感
,更具体地说,涉及一种光纤光栅压力传感器
技术介绍
传统的电子式压力传感器无法在高温、高压、腐蚀、磁场和电场干扰等恶劣环境下 长期可靠的工作,难以满足工程测量和生产的实际需要。光纤光栅作为传感器具有体积小 重量轻,可以分布式,抗电磁干扰等优点。有一种光纤光栅压力传感器是将光纤光栅封装在 轮辐上,在压力下,轮辐发生形变,使光纤光栅的波长发生变化。但这种结构灵敏度较低。另 外一种光纤光栅压力传感器是将光纤光栅平行地张贴在薄片的下面,薄片在压力下发生形 变,使光纤光栅拉伸。同样,这种光纤光栅压力传感器的灵敏度也比较低。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种耐高温、高压、腐蚀、电磁干扰等恶劣 环境,能长期可靠地工作,同时灵敏度高、测量范围大的光纤光栅压力传感器。本技术的技术方案是一种光纤光栅压力传感器,包括本体,本体包括上外套和下外套,上外套的一端为 上盖,上外套内设置有金属薄片,金属薄片与上盖之间形成空腔,金属薄片上设置有小支 架,上外套和下外套内设置有结构件,光学传感元件光栅部分一端固定在小支架的槽里,另 一端固定在结构件的横梁的细槽里,光学传感元件光栅部分加预应力被拉直,光学传感元 件的尾纤穿过下外套上的小孔伸出本体。所述下外套上的小孔内光学传感元件的尾纤周围设置有填充料;所述光学传感元件为光纤光栅;所述上盖、结构件、下外套的材料为金属。金属薄片与上盖之间焊接连接或胶粘连接,金属薄片与上盖之间加橡胶圈挤压密 封。所述小支架的底部与金属薄片焊接或粘接。有益效果由于光纤光栅与金属薄片的垂直位置,可以测量出金属薄片的最大变 形量,与其他现有的光纤光栅压力传感器相比,大大提高了传感器的测量灵敏度。而且该传 感器的使用具有很大的灵活性,如果被测的压力范围增大,可以增加金属薄片的厚度,使金 属薄片在相同压力下变形量减少,增加传感器的压力测量范围。还可以通过缩小金属薄片 的直径,使金属薄片在相同压力下变形量减少,同样可以增加传感器的压力测量范围。同样 如果需要增加压力测量的灵敏度,可以减少金属薄片的厚度,使金属薄片在相同压力下变 形量增加。增加压力测量的灵敏度的另一种方法就是增加金属薄片的直径。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体内容作进一步说明。一种光纤光栅压力传感器,包括本体8,所述本体8包括上外套9和下外套14,上 外套9的一端为上盖1,上外套9内设置有金属薄片7,金属薄片7与上盖1之间形成空腔 10,金属薄片7上设置有小支架6,上外套9和下外套14内设置有结构件2,光学传感元件 5光栅部分一端固定在小支架6的的槽16里,另一端固定在结构件2的横梁12的细槽15 里,光学传感元件光栅部分加预应力被拉直,光学传感元件5的尾纤穿过下外套14上的小 孔13伸出本体8。下外套14上的小孔13内光学传感元件5的尾纤周围设置有填充料;光学传感元件5为光纤光栅;上盖1、结构件2、下外套14的材料为金属;金属薄片7与上盖1之间焊接或胶粘,可以加橡胶圈挤压密封;小支架6的底部11与金属薄片7焊接或粘接。金属薄片7可以和上盖1用焊接的方法连接起来,金属薄片7和上盖1之间形成 空腔10,上盖1上设置有连接孔17,被测气体或液体从连接口 17进入空腔10中。结构件 2与上外套9螺纹连接,光学传感元件5的尾纤从下外套14上小孔13中伸出本体8,小孔 13内光学传感元件5的尾纤周围设置有填充料形成密封,与外界压力隔离;下外套14上的 下盖3有内螺纹与上外套9上的的上盖1的外螺纹连接形成密封,与外界压力隔离。光学传感元件5为光纤光栅,一端固定在小支架6的槽16里,另一端固定在结构 件2的横梁12上的细槽15里,光纤光栅被施加了一个预应力被拉直,金属薄片7与上盖1 焊接密封并形成一个压力容器腔,小支架6的圆形底部11与金属薄片7的中心部分连接, 金属下外套14起隔离压力和保护作用。该压力传感器结构简单,灵敏度高,制作工艺简单, 并可通过选择不同厚度或不同直径的金属薄片7调节压力传感器的测量范围。工作原理被测介质如气体或液体通过位于上盖1上的连接孔17进入空腔10中,在被测介 质的压力作用下,金属薄片7受挤压产生变形,使与金属薄片7连在一起的小支架6向下移 动,使位于小支架6和结构件2上的细槽15之间的光纤光栅的应力减少,光纤光栅的波长 减小.通过检测光纤光栅的波长,达到测量压力的目的。由于光纤光栅位于金属薄片7的轴线上,即金属薄片7形变最大的位置,光纤光栅 波长变化最大,使测量的灵敏度达到最大。即在相同的压力下,金属薄片7厚度愈小,金属 薄片7中心点的形变也愈大。对于低压力的测量,可以通过减少金属薄片7厚度,使其在小 的压力下,金属薄片7的变形足够大,使测量的灵敏度增加,即在相同的压力下,金属薄片7 直径愈大,金属薄片7中心点的形变也愈大。对于低压力的测量,可以通过增加金属薄片7 直径,使其在小的压力下,金属薄片7的变形足够大,使测量的灵敏度增加。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅压力传感器,包括本体(8),其特征在于:所述本体(8)包括上外套(9)和下外套(14),所述上外套(9)的一端为上盖(1),所述上外套(9)内设置有金属薄片(7),金属薄片(7)与上盖(1)之间形成空腔(10),金属薄片(7)上设置有小支架(6),上外套(9)和下外套(14)内设置有结构件(2),光学传感元件(5)光栅部分一端固定在小支架(6)的槽(16)里,另一端固定在结构件(2)的横梁(12)的细槽(15)里,光学传感元件(5)光栅部分加预应力被拉直,光学传感元件(5)的尾纤穿过下外套(3)上的小孔(13)伸出本体(8)。

【技术特征摘要】
一种光纤光栅压力传感器,包括本体(8),其特征在于所述本体(8)包括上外套(9)和下外套(14),所述上外套(9)的一端为上盖(1),所述上外套(9)内设置有金属薄片(7),金属薄片(7)与上盖(1)之间形成空腔(10),金属薄片(7)上设置有小支架(6),上外套(9)和下外套(14)内设置有结构件(2),光学传感元件(5)光栅部分一端固定在小支架(6)的槽(16)里,另一端固定在结构件(2)的横梁(12)的细槽(15)里,光学传感元件(5)光栅部分加预应力被拉直,光学传感元件(5)的尾纤穿过下外套(3)上的小孔(13)伸出本体(8)。2.根据权利要求1所述的光纤光栅压力传感器,其特征在于所述下外套(14)上的小 孔(13)内光学传感元件(5...

【专利技术属性】
技术研发人员:龙品
申请(专利权)人:无锡光芯科技有限公司
类型:实用新型
国别省市:32[]

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