CN102297743A - 光纤压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光纤压力传感器，包括管状壳体，其特征在于，还包括：一个以上的设有通孔的应力缓冲挡板、恒弹性膜片、光纤准直器、端盖；上述壳体的一端设有连接孔，另一端设有安装孔，上述连接孔与安装孔之间设有使它们连通的应力缓冲腔；上述应力缓冲挡板设置在上述应力缓冲腔中，上述安装孔内固定上述恒弹性膜片和端盖，上述端盖与上述恒弹性膜片之间形成具有一定空间的光学谐振腔，上述光纤准直器穿过上述端盖并与上述端盖密封固定连接，上述光纤准直器连接光纤；本发明的有益之处在于：能够准确检测出压力的变化，并且安全性好，适用于一些有害、易燃、易爆液体压力的测定。

Description

光纤压力传感器
技术领域
本发明涉及一种压力传感器，具体涉及一种光纤压力传感器。
背景技术
在工业生产及经营管理中，以电学原理为基础的传感器，诸如：压阻式传感器、电容式、超声波传感器等得到广泛的使用。但是，在对石油类液体或者其它易燃易爆等高危险液体以及强腐蚀液体进行压力测量时，则需要采用非电子的安全防爆型的压力传感器，因为电火花可能会引起爆炸等危险情况的出现。现在还没有一种适用于测量石油类液体或者其它易燃易爆等高危险液体以及强腐蚀液体的压力传感器。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够测量石油类液体或者其它易燃易爆等高危险液体以及强腐蚀液体的压力传感器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
光纤压力传感器，包括管状壳体，其特征在于，还包括：一个以上的设有通孔的应力缓冲挡板、恒弹性膜片、光纤准直器、端盖；上述壳体的一端设有连接孔，另一端设有安装孔，上述连接孔与安装孔之间设有使它们连通的应力缓冲腔；上述应力缓冲挡板设置在上述应力缓冲腔中，上述安装孔内固定上述恒弹性膜片和端盖，上述恒弹性膜片设置在上述端盖与应力缓冲腔之间，上述端盖与上述恒弹性膜片之间形成具有一定空间的光学谐振腔，上述恒弹性膜片隔断上述应力缓冲腔与上述光学谐振腔，上述光纤准直器穿过上述端盖并与上述端盖密封固定连接，上述光纤准直器位于上述端盖外侧部分连接有轴线与上述恒弹性膜片垂直的光纤；上述光学谐振腔设有与外界连通的气孔。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述应力缓冲挡板的数目为2。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述不同的应力缓冲挡板的通孔的位置是错开的。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片是单晶硅材料或蓝宝石材料制成的薄片，厚度为200μm-700μm。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片为圆形，其直径为5mm-30mm。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片对着上述光纤准直器的一侧的表面设有用于将反射率调整至65%-80%的增反膜，该增反膜为λ/4膜系。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述光纤为单模石英光纤。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述管状壳体为殷钢壳体。
前述的光纤压力传感器，其特征在于，上述连接孔设有内螺纹。
本发明的有益之处在于：由于本发明给出的压力信号是连续的光强变化量，信号的输入到信号的输出都是由光纤传递，因此它完全不会受外部电磁信号的干扰，传感器本身为本质安全型，因此这种装置可以应用在几乎任何液体压力的测定，特别是一些有害、易燃、易爆液体压力的测定。
附图说明
图1是本发明的光纤压力传感器的一个优选实施例的剖视图；
图2是图1中壳体的剖视结构示意图；
图中幅图标记的含义：
1、壳体，2、应力缓冲挡板，3、恒弹性膜片，4、光纤准直器，5、端盖，6、光纤，7、连接孔，8、安装孔，9、应力缓冲腔，10、光学谐振腔，11、通孔，12、气孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1是本发明的光纤压力传感器的一个优选实施例的剖视图；图2是图1中壳体的剖视结构示意图。
参照图1中所示的本发明的光纤压力传感器的一个优选实施方式，本发明的光纤压力传感器包括：壳体1、应力缓冲挡板2、恒弹性膜片3、光纤准直器4、端盖5、光纤6。
如图1、图2中所示，壳体1的一端设有连接孔7，该连接孔7用于与需要进行压力检测的管道相连接，作为一种优选方案，连接孔7设有用于与外部管道相连接的内螺纹。壳体1的另一端设有安装孔8，安装孔8用于安装恒弹性膜片3和端盖5等结构。在安装孔8和连接孔7之前是能够将它们连通的应力缓冲腔9，应力缓冲腔9的作用在于在其中设置若干带有通孔11的应力缓冲挡板2，将应力缓冲腔9分成若干小的应力缓冲子腔，这样一来外界液流带来的压力会在应力缓冲腔9内变得均匀。作为一种优选方案，应力缓冲挡板2的数目为2，并且不同的应力缓冲挡板2的通孔11的位置是错开的，也是说通过某个应力缓冲挡板2上的通孔11的液流会被另一个应力缓冲挡板2的所缓冲，而不会直接通过，造成冲击。
安装孔8内固定有恒弹性膜片3和端盖5，恒弹性膜片3固定在端盖5和应力缓冲腔9之间，端盖5和恒弹性膜片3之间形成有具有一定空间的光学谐振腔10，其中恒弹性膜片3隔断应力缓冲腔9与光学谐振腔10,也就是说应力缓冲腔9内的液体不会进入光学谐振腔10而只会使恒弹性膜片3发生一定的形变。为了使大气能够进出光学谐振腔10，光学谐振腔10设有与外界连通的气孔12。
光纤直准器4穿过端盖5并且与端盖5密封固定连接，其位于端盖5外侧的部分连接轴线与恒弹性膜片3垂直的光纤6。
作为一种优选方案，端盖5成“凹”字形，两侧用于固定恒弹性膜片3，中间的凹陷用于形成光学谐振腔9，光纤直准器4固定在底边的位置上；气孔12有分别穿过壳体1和端盖5的气孔连通而成。
作为一种优选方案，恒弹性膜片3是单晶硅材料或蓝宝石材料制成的薄片，厚度为200μm-700μm。其形状可以多种多样的，但作为优选，恒弹性膜片3为圆形，其直径为5mm-30mm。另外，为了增加反射率，恒弹性膜片3对着光纤准直器4的一侧的表面设有用于将反射率调整至65%-80%的增反膜，该增反膜为λ/4膜系。
为了减少对压力测量的误差，作为优选方案，管状壳体1为殷钢壳体。
本发明采用恒弹性膜片3与光学准直器4形成相互作用的光学机构，当被测容器内的压力作用于本发明的传感器时，恒弹性膜片3会受到外部的压力作用产生形变，引起发生机械形变，由于光学机构中的光学准直器4的端面与壳体固定，通过光纤6入射到恒弹性膜片3上的反射光再反射到光学准直器端面的能量会随着压力的改变而改变，而且这种改变是与随压力的变化而变化，因此检测光纤6出射光的强度变化就会连续的监测被测压力的变化。
由于本发明通过测量光强的变化，反应压力的变化，而且这种变化是连续的，因此它具有极高的测量精度。
另外，由于本发明给出的压力信号是连续的光强变化量，信号的输入到信号的输出都是由光纤传递，因此它完全不会受外部电磁信号的干扰，传感器本身为本质安全型，因此这种装置可以应用在几乎任何液体压力的测定，特别是一些有害、易燃、易爆液体压力的测定。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.光纤压力传感器，包括管状壳体，其特征在于，还包括：一个以上的设有通孔的应力缓冲挡板、恒弹性膜片、光纤准直器、端盖；上述壳体的一端设有连接孔，另一端设有安装孔，上述连接孔与安装孔之间设有使它们连通的应力缓冲腔；上述应力缓冲挡板设置在上述应力缓冲腔中，上述安装孔内固定上述恒弹性膜片和端盖，上述恒弹性膜片设置在上述端盖与应力缓冲腔之间，上述端盖与上述恒弹性膜片之间形成具有一定空间的光学谐振腔，上述恒弹性膜片隔断上述应力缓冲腔与上述光学谐振腔，上述光纤准直器穿过上述端盖并与上述端盖密封固定连接，上述光纤准直器位于上述端盖外侧部分连接有轴线与上述恒弹性膜片垂直的光纤；上述光学谐振腔设有与外界连通的气孔。
2.根据权利要求1所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述应力缓冲挡板的数目为2。
3.根据权利要求2所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述不同的应力缓冲挡板的通孔的位置是错开的。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片是单晶硅材料或蓝宝石材料制成的薄片，厚度为200μm-700μm。
5.根据权利要求4所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片为圆形，其直径为5mm-30mm。
6.根据权利要求5所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述恒弹性膜片对着上述光纤准直器的一侧的表面设有用于将反射率调整至65%-80%的增反膜，该增反膜为λ/4膜系。
7.根据权利要求6所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述光纤为单模石英光纤。
8.根据权利要求1所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述管状壳体为殷钢壳体。
9.根据权利要求1所述的光纤压力传感器，其特征在于，上述连接孔设有内螺纹。
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