CN104949793A - 一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构 - Google Patents

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本发明提供一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，壳体为筒形结构，壳体内滑动设置有活塞，活塞的两端分别设置有一个弹簧，两个弹簧的一端均固定于活塞上，壳体的两端分别密封固定有端盖，两个弹簧的另一端分别固定于所对应的端盖上，两个端盖上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖3的探头插孔，两个探头插孔内分别密封设置有透光片，两个探头插孔内位于透光片的外侧分别设置有指向活塞的光纤探头，光纤探头均与活塞的端面相垂直，活塞两端与光纤探头相对的位置处分别固定有反光片。以解决现有差压传感器在很多场合并不适用，实用性不强，无法满足实际压差测量要求的问题。本发明属于压差检测领域。

Description

一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构
技术领域
本发明涉及一种传感器探头结构，属于光纤传感技术领域。
背景技术
差压传感器广泛应用于工业中，主要用于测量设备、部件或流体在不同位置的压力差，其广泛应用于尾气压差、气体流量、液位高低、洁净间监测等检测领域。现今，已出现采用不同原理的差压传感器，例如电阻式、电容式、电感式、节流器式、磁性液体式、MEMS式等，其中电阻式、电容式较为常见，其余类型由于实用性不强、局限性较大或仍处于概念期，并未得到推广，但电阻式、电容式差压传感器也存在自身的缺点，在很多场合不能很好的胜任。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，以解决现有差压传感器在很多场合并不适用，实用性不强，无法满足实际压差测量要求的问题。
本发明的方案如下：一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，包括壳体，壳体为筒形结构，壳体内滑动设置有活塞，活塞的两端分别设置有一个弹簧，两个弹簧的一端均固定于活塞上，壳体的两端分别密封固定有端盖，两个弹簧的另一端分别固定于所对应的端盖上，两个端盖上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖的探头插孔，两个探头插孔内分别密封设置有透光片，两个探头插孔内位于透光片的外侧分别设置有指向活塞的光纤探头，光纤探头均与活塞的端面相垂直，活塞两端与光纤探头相对的位置处分别固定有反光片，壳体两端的侧壁上或两个端盖上分别开设有一个与壳体内腔连通的流体通孔；
优选地，两个弹簧的结构及规格均相同，在流体通孔均与外部大气相连通的状态下，活塞位于壳体的正中央位置，两个弹簧均处于自然状态，即弹簧无拉伸与压缩形变；
优选地，两个探头插孔均开设在所在端盖的正中心位置，两个探头插孔、活塞三者同轴，自然状态下，其中一个光纤探头到该光纤探头所对应的反光片的距离与另一个光纤探头到另一个反光片的距离相同；
优选地，透光片为玻璃片，透光片均设置于探头插孔位于端盖内侧的端口处；
优选地，探头插孔内设置有内螺纹，光纤探头分别旋紧固定于探头插孔内；
优选地，端盖的中部设置有伸入壳体内的凸起部，凸起部与壳体内壁之间设置有密封圈，凸起部上沿壳体的长度方向开设有弹簧定位槽，弹簧定位槽为环形槽，且弹簧定位槽的内径小于等于弹簧内径，弹簧定位槽外径大于等于弹簧的外径，弹簧的一端伸在并固定于弹簧定位槽内；
优选地，凸起部是与壳体内径相匹配的圆柱形结构；
优选地，两个流体通孔分别开设于壳体两端的侧壁上，每个流体通孔与位于该端的端盖上的凸起部相对应，凸起部上对应流体通孔的位置处开设有与弹簧定位槽相连通的通孔，流体依次通过流体通孔和通孔流入到壳体内部的腔室内；
优选地，活塞与壳体的内壁之间设置有密封圈，端盖与壳体的内壁之间也设置有密封圈；
优选地，活塞的材质为硬质合金；
光纤探头的光纤束由入射光纤和接收光纤集合铠装而成，入射光纤另一端与光源对接，用以耦合入射光，接收光纤出射端与光敏元件连接，输出光强度信号。
传感器探头部分的工作原理为：通过两个流体通孔分别通入两种待测流体，当左右两侧检测腔内的流体压力相等时，活塞处于中部平衡位置，活塞上的轴向合力为零，活塞不产生轴向位移；当活塞左右两侧检测腔内的流体存在压力差时，活塞失去平衡，向压力较低的一侧滑动，从而压缩该侧阻尼弹簧，另一侧阻尼弹簧被拉伸，活塞运动到一个新的轴向合力为零的平衡位置。活塞处于中部平衡位置时，传感器两侧相同结构的光纤束与活塞端面反光片之距离相等，从而两光纤束接收光纤的输出光信号强度相等，经光电转换及信号处理计算后输出值为1；活塞向低压一侧滑动后，低压侧光纤束与活塞端面反光片距离减小，接收光纤的输出光信号强度减弱，而高压侧光纤束与活塞端面反光片距离增大，接收光纤的输出光信号强度增强，经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，从而提高了检测灵敏度。通过最终输出值大小的变化，即可判断出传感器两检测腔内流体之间的压力差大小，实现对不同位置压力差的检测。
本发明与现有技术相比，主要优点如下：经过结构设计、理论研究与实验分析可知，该传感器探头具有较小的结构、较高的精确度与可靠性、较好的适应性与互换性等优点，实用性极强，输出信号经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，从而提高了检测灵敏度，该传感器能适用于多个压差检测场合。
同时，该差压传感器探头采用活塞式结构作为压力探测器件，在遇到流体压力时，活塞是平移运动，仅需根据活塞的平移量即可计算出流体压力差，对于光纤传感的要求更低，计算和测量更为简单，且活塞结构更加稳定，不易受外界干扰，不易损坏，使用寿命更为长久，使得传感器的可靠性、适应性及互换性都有了较大进步，适宜用作流体差压的测量；传感器的强度补偿原理更为简单，实用性更强。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图对本发明作进一步地详细描述，
实施例：
参照图1，本实施例提供一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，包括壳体1，壳体1为筒形结构，壳体1内滑动设置有活塞2，活塞2的材质为硬质合金，活塞2与壳体1的内壁之间设置有密封圈8，活塞2的两端分别设置有一个弹簧4，两个弹簧4的一端均固定于活塞2上，且活塞2与两个弹簧4同轴，壳体1的两端分别密封固定有端盖3，两个弹簧4的另一端分别固定于所对应的端盖3上，两个弹簧4的结构及规格均相同，在流体通孔7均与外部大气相连通的状态下，活塞2位于壳体1的正中央位置，两个弹簧4均处于自然状态，即弹簧4无拉伸与压缩形变，两个端盖3上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖3的探头插孔31，两个探头插孔31内位于端盖3内侧的端口处分别密封设置有透光片5，透光片5采用透明的玻璃片，两个探头插孔31内位于透光片5的外侧分别设置有指向活塞2的光纤探头9，光纤探头9均与活塞2的端面相垂直，探头插孔31内设置有内螺纹，光纤探头9分别旋紧固定于探头插孔31内，活塞2两端与光纤探头9相对的位置处分别固定有反光片6，两个探头插孔31均开设在所在端盖3的正中心位置，两个探头插孔31、活塞2三者同轴，其中一个光纤探头9到该光纤探头9所对应的反光片6的距离与另一个光纤探头9到另一个反光片6的距离相同；
端盖3的中部设置有伸入壳体1内的凸起部31，凸起部31是与壳体1内径相匹配的圆柱形结构，凸起部31与壳体1内壁之间设置有密封圈8，凸起部31上沿壳体1的长度方向开设有弹簧定位槽32，弹簧定位槽32为环形槽，且弹簧定位槽32的内径小于等于弹簧4内径，弹簧定位槽32外径大于等于弹簧4的外径，弹簧4的一端伸在并固定于弹簧定位槽32内，壳体1两端的侧壁上分别开设有一个与壳体1内腔连通的流体通孔7，每个流体通孔7与位于该端的端盖3上的凸起部31相对应，凸起部31上对应流体通孔7的位置处开设有与弹簧定位槽32相连通的通孔33，流体依次通过流体通孔7和通孔33流入到壳体1内部的腔室内。

Claims (10)

1.一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：包括壳体（1），壳体（1）为筒形结构，壳体（1）内滑动设置有活塞（2），活塞（2）的两端分别设置有一个弹簧（4），两个弹簧（4）的一端均固定于活塞（2）上，壳体（1）的两端分别密封固定有端盖（3），两个弹簧（4）的另一端分别固定于所对应的端盖（3）上，两个端盖（3）上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖（3）的探头插孔（31），两个探头插孔（31）内分别密封设置有透光片（5），两个探头插孔（31）内位于透光片（5）的外侧分别设置有指向活塞（2）的光纤探头（9），光纤探头（9）均与活塞（2）的端面相垂直，活塞（2）两端与光纤探头（9）相对的位置处分别固定有反光片（6），壳体（1）两端的侧壁上或两个端盖（3）上分别开设有一个与壳体（1）内腔连通的流体通孔（7）。
2.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：两个弹簧（4）的结构及规格均相同，在流体通孔（7）均与外部大气相连通的状态下，活塞（2）位于壳体（1）的正中央位置，两个弹簧（4）均处于自然状态。
3.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：两个探头插孔（31）均开设在所在端盖（3）的正中心位置，两个探头插孔（31）、活塞（2）三者同轴，自然状态下，其中一个光纤探头（9）到该光纤探头（9）所对应的反光片（6）的距离与另一个光纤探头（9）到另一个反光片（6）的距离相同。
4.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：所述透光片（5）为玻璃片，透光片（5）均设置于探头插孔（31）位于端盖（3）内侧的端口处。
5.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：探头插孔（31）内设置有内螺纹，光纤探头（9）分别旋紧固定于探头插孔（31）内。
6.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：所述端盖（3）的中部设置有伸入壳体（1）内的凸起部（31），凸起部（31）与壳体（1）内壁之间设置有密封圈（8），凸起部（31）上沿壳体（1）的长度方向开设有弹簧定位槽（32），弹簧定位槽（32）为环形槽，且弹簧定位槽（32）的内径小于等于弹簧（4）内径，弹簧定位槽（32）外径大于等于弹簧（4）的外径，弹簧（4）的一端伸在并固定于弹簧定位槽（32）内。
7.根据权利要求6所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：所述凸起部（31）是与壳体（1）内径相匹配的圆柱形结构。
8.根据权利要求6或7所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：两个流体通孔（7）分别开设于壳体（1）两端的侧壁上，每个流体通孔（7）与位于该端的端盖（3）上的凸起部（31）相对应，凸起部（31）上对应流体通孔（7）的位置处开设有与弹簧定位槽（32）相连通的通孔（33）。
9.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：活塞（2）与壳体（1）的内壁之间设置有密封圈（8），端盖（3）与壳体（1）的内壁之间也设置有密封圈（8）。
10.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器探头结构，其特征在于：活塞（2）的材质为硬质合金。
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