CN104964785A - 一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，包括壳体，壳体为筒形结构，壳体的两端分别密封设置有端盖，壳体内部的中间位置设置有将壳体内部密封分隔为左右两个腔室的隔板，隔板两侧的壳体上分别设置流体通孔，隔板两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞，每个活塞与该活塞所在一侧的端盖之间还设置有弹簧，每个端盖上还设置有一个贯通端盖的探头安置孔，且探头安置孔均与该探头安置孔所对应的活塞相垂直，每个探头安置孔内均设置有光纤探头，活塞上正对光纤探头的位置处设置有反光片。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
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：提供一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，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：一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，包括壳体，壳体为筒形结构，壳体的两端分别密封设置有端盖，壳体内部的中间位置设置有将壳体内部密封分隔为左右两个腔室的隔板，隔板两侧的壳体上分别设置流体通孔，隔板两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞，每个活塞与该活塞所在一侧的端盖之间还设置有弹簧，每个端盖上还设置有一个贯通端盖的探头安置孔，且探头安置孔均与该探头安置孔所对应的活塞相垂直，每个探头安置孔内均设置有光纤探头，活塞上正对光纤探头的位置处设置有反光片。
为了避免弹簧对传感器的影响，保证传感器探头的最佳效果，每个弹簧的两端均固定于该弹簧两端所对应的活塞和端盖上，所述两个弹簧以及两个活塞的形状、规格和性能参数均相同，在壳体沿水平放置，且流体通孔均与空气相连通的状态下，两个弹簧均处于自然状态，即两个弹簧无拉伸与压缩形变；
为保证探头结构的稳定性，隔板与壳体为一体式结构或隔板密封固定于壳体内；
为保证光纤探头的传感效果，壳体为圆筒形结构，壳体内位于隔板两侧的腔室相对于隔板对称设置，两个活塞及两个弹簧也分别相对于隔板对称设置，隔板两侧的流体通孔也相对于隔板对称，流体通孔上均设置有过滤网；
为保证两端光纤探头与反光片之间的距离平衡，两个探头安置孔均开设在所在端盖的正中心位置，两个探头安置孔及两个活塞四者同轴，自然状态下，即两个弹簧无拉伸与压缩形变时，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；
为保护光纤探头，同时不影响光纤探头的使用效果，光纤探头与反光片之间还设置有透光片，透光片为玻璃片，透光片均设置于两个探头安置孔位于两个端盖内侧的端口处；
作为优选的结构，探头安置孔内设置有内螺纹，光纤探头分别旋紧固定于探头安置孔内；
为保证传感器的使用寿命和使用效果，活塞的材质为硬质合金，活塞与壳体的内壁之间设置有密封圈，防止流体经活塞边缘流入弹簧所在腔室；为避免活塞移动时弹簧所在腔室内气压升高影响检测效果，两端的端盖上还分开设有贯通端盖的压力补偿孔。
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电探测器连接，输出光强度信号，当活塞两侧压力不同使两个活塞产生的位移不同，进而使光纤束与反光片距离发生变化，造成两个输出光信号的强度不同，光电探测器把光信号转化为电信号，该信号经过放大整流滤波等处理环节后输入到信号处理器中，配合相应的算法计算，可以得出两检测位置的流体压力差。
传感器探头部分的工作原理为：①当传感器探头未工作时，左右两侧检测腔内无流体流入，两活塞处于初始位置，此时两侧阻尼弹簧均处于自然状态（无拉伸与压缩形变），活塞不产生轴向位移。因此，传感器两侧相同结构的光纤探头与活塞端面反光片之间的距离为初始距离，从而两光纤探头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0；②当传感器探头工作中，左右两侧检测腔内流体压力相等时，此时两侧阻尼弹簧被压缩相同的长度，活塞产生相同的轴向位移。因此，传感器两侧光纤探头与反光片之距离相等，从而两光纤探头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亦为0；③当活塞左右两侧检测腔内的流体存在压力差时，此时两侧阻尼弹簧被压缩的长度不同，活塞产生的轴向位移也不同。因此，传感器两侧光纤探头与反光片之距离就会不相等，从而两光纤探头接收光纤的输出光信号强度不等，经光电转换及信号处理计算后的输出值大小即可反映两侧检测腔内流体的压力差大小。
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，该传感器具有结构更小，精确度更高，可靠性、适应性及互换性都有了较大进步，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是该传感器探头结构的剖视图。
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，本实施例提供一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，包括壳体1，壳体1为圆筒形结构，壳体1的两端分别密封设置有端盖2，壳体1内部的中间位置设置有将壳体1内部密封分隔为左右两个腔室的隔板3，隔板3与壳体1为一体式结构，隔板3两侧的壳体1上分别设置流体通孔11，隔板3两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞4，活塞4的材质为硬质合金，活塞4与壳体1的内壁之间设置有密封圈9，每个活塞4与该活塞4所在一侧的端盖2之间还设置有弹簧5，每个弹簧5的两端均固定于该弹簧5两端所对应的活塞4和端盖2上，两个弹簧5以及两个活塞4的形状、规格和性能参数均相同，在壳体1沿水平放置，且流体通孔11均与空气相连通的状态下，两个弹簧5均处于自然状态，即两个弹簧5无拉伸与压缩形变，壳体1内位于隔板3两侧的腔室相对于隔板3对称设置，两个活塞4及两个弹簧5也分别相对于隔板3对称设置，隔板3两侧的流体通孔11也相对于隔板3对称，流体通孔4上均设置有过滤网10；
两端的端盖2上还分开设有贯通端盖2的压力补偿孔22，每个端盖2的正中心位置还设置有一个贯通端盖2的探头安置孔21，两个探头安置孔21及两个活塞4四者同轴，且探头安置孔21均与该探头安置孔21所对应的活塞5相垂直，每个探头安置孔21内均设置有光纤探头6，探头安置孔21内设置有内螺纹，光纤探头6分别旋紧固定于探头安置孔21内，活塞4上正对光纤探头6的位置处设置有反光片7，自然状态下，即两个弹簧5无拉伸与压缩形变时，其中一个光纤探头6到该光纤探头6所对应的反光片7的距离与另一个光纤探头6到另一个反光片7的距离相同，光纤探头6与反光片7之间还设置有透光片8，透光片8为玻璃片，透光片8均设置于两个探头安置孔21位于两个端盖2内侧的端口处。
Claims (10)
1.一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：包括壳体（1），壳体（1）为筒形结构，壳体（1）的两端分别密封设置有端盖（2），壳体（1）内部的中间位置设置有将壳体（1）内部密封分隔为左右两个腔室的隔板（3），隔板（3）两侧的壳体（1）上分别设置流体通孔（11），隔板（3）两侧的腔室内分别密封滑动设置有一个活塞（4），每个活塞（4）与该活塞（4）所在一侧的端盖（2）之间还设置有弹簧（5），每个端盖（2）上还设置有一个贯通端盖（2）的探头安置孔（21），且探头安置孔（21）均与该探头安置孔（21）所对应的活塞（5）相垂直，每个探头安置孔（21）内均设置有光纤探头（6），活塞（4）上正对光纤探头（6）的位置处设置有反光片（7）。
2.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：每个弹簧（5）的两端均固定于该弹簧（5）两端所对应的活塞（4）和端盖（2）上。
3.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：隔板（3）与壳体（1）为一体式结构或隔板（3）密封固定于壳体（1）内。
4.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：壳体（1）为圆筒形结构，壳体（1）内位于隔板（3）两侧的腔室相对于隔板（3）对称设置，两个活塞（4）及两个弹簧（5）也分别相对于隔板（3）对称设置，隔板（3）两侧的流体通孔（11）也相对于隔板（3）对称，流体通孔（4）上均设置有过滤网（10）。
5.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：所述两个弹簧（5）以及两个活塞（4）的形状、规格和性能参数均相同，在壳体（1）沿水平放置，且流体通孔（11）均与空气相连通的状态下，两个弹簧（5）均处于自然状态。
6.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：两个探头安置孔（21）均开设在所在端盖（2）的正中心位置，两个探头安置孔（21）及两个活塞（4）四者同轴，自然状态下，其中一个光纤探头（6）到该光纤探头（6）所对应的反光片（7）的距离与另一个光纤探头（6）到另一个反光片（7）的距离相同。
7.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：光纤探头（6）与反光片（7）之间还设置有透光片（8），透光片（8）为玻璃片，透光片（8）均设置于两个探头安置孔（21）位于两个端盖（2）内侧的端口处。
8.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：探头安置孔（21）内设置有内螺纹，光纤探头（6）分别旋紧固定于探头安置孔（21）内。
9.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：活塞（4）的材质为硬质合金，活塞（4）与壳体（1）的内壁之间设置有密封圈（9）。
10.根据权利要求1所述一种双活塞对称阻尼式光纤差压传感器探头，其特征在于：两端的端盖（2）上还分开设有贯通端盖（2）的压力补偿孔（22）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180130 |