CN104977118B - 一种差压传感方法及利用该方法的传感器探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种差压传感方法及利用该方法的传感器探头，其压力传感方法的要点为，它通过流体产生的压力去冲击一块滑动设置的活塞的其中一面，活塞发生滑动，活塞的另一面设置弹簧以限定活塞的移动量，活塞的另一面还设置反光镜，且用入射光纤照射该反光镜，并用接收光纤接收反射光，活塞发生移动后，通过检测出接收光纤输出光强的变化量来判断检测流体对活塞造成的压力，利用上述方法同时或分别对两种待测流体进行压力测量，即可得到两种待测流体的压力，从而得到所需差压值。以解决现有弹性膜片式传感器对压力的测量及计算较为繁琐，测量精度不高，以及现有传感器性能稳定性较差，使用寿命较短等问题。本发明属于压差检测领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种差压传感方法及传感器探头结构，属于光纤传感技术领域。
背景技术
差压传感器DPS（Differential Pressure Sensor）是一种用来测量两个压力之间差值的传感器，通常用于测量某一设备或部件前后两端的压差。近年来，差压传感器在微流量测量、泄露测试、洁净间监测、环境密封性检测、气体流量测量、液位高低测量等许多高精度测量场合都有着广泛的应用。
现今国内外对差压传感器的研究主要集中于传统的压阻式差压传感器与电容式差压传感器。压阻式差压传感器结构简单，工作端面平整，但其灵敏度与频率响应之间存在着比较突出的矛盾，且温度对此种传感器的性能影响也比较大。电容式传感器灵敏度高，动态响应特性好，抗过载能力强，但它存在寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响，以及与传感器连接的电路比较复杂等缺点，影响到它的应用可靠性，因此限制了它的广泛应用。
现有测量流体的光纤压力传感器均采用弹性膜片作为压力感应器件，弹性膜片很容易受外界干扰，性能稳定性不足，导致光纤传感器不适宜应用在压差传感技术中，同时，弹性膜片各部位所接触的流体压力一般分布不均匀，或多或少都会存在一定的压力差，使得弹性膜片各部位变形不均，影响传感器的测量精度，弹性膜片在变形时是发生弧形形变，针对导致该弧形形变的压力的测量及计算较为繁琐，同时，弹性膜片很容易受损，使用寿命较短。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种差压传感方法及利用该方法的传感器探头，以解决现有弹性膜片式压力传感器对压力的测量及计算较为繁琐，测量精度不高，以及现有传感器性能稳定性较差，使得光纤压力传感器不适宜测量流体压差，且使用寿命较短等问题。
本发明的方案如下：一种差压传感方法，它通过流体产生的压力去冲击一块滑动设置的活塞的其中一面，活塞发生滑动，活塞的另一面设置弹簧以限定活塞的移动量，同时，活塞的另一面还设置反光镜，且用光纤探头中的入射光纤照射该反光镜，并用光纤探头中的接收光纤接收反射光，活塞发生移动后，光纤探头与反光镜之间的距离发生变化，反射光随之发生变化，通过检测出接收光纤输出光强的变化量来判断检测流体对活塞造成的压力，利用上述方法同时或分别对两种待测流体进行压力测量，即可得到两种待测流体的压力，从而得到所需差压值。
利用上述差压传感方法的传感器探头，包括至少两个分别用于检测两种或多种待检测流体的检测探头，检测探头的结构均相同，且每个检测探头均具有如下结构：包括筒形结构的壳体，壳体内滑动设置有活塞，壳体的一端设置有端盖，壳体的另一端开设有流体通孔，活塞与端盖之间沿活塞的滑动方向还设置有弹簧，端盖上开设有通孔，通孔与活塞的端面相垂直，活塞正对通孔的一端上固定有反光镜，通孔内设置有指向反光镜的光纤探头。
为保证流体进入探头内时，探头的测量精确性，优选结构为，弹簧的一端固定于活塞上，弹簧的另一端固定于端盖上，且没有流体进入时，弹簧保持自然状态，即无伸缩形变状态，从而使得没有流体进入时，反光片与光纤探头之间的距离始终不变，保证探头结构的稳定性和精确性；
为保证流体进入时不携带杂质，流体通孔上设置有过滤网，以过滤流体中的杂质，保护探头内部结构，保证测量精确性；
为保证探头结构的合理和性能的稳定性，通孔开设于端盖的正中心位置，通孔、活塞及弹簧三者同轴；
为保证光纤探头的位置固定不变，通孔内设置有内螺纹，光纤探头旋紧固定于通孔内；
为保证活塞的使用寿命更为长久以及探头性能的稳定性，活塞的材质优选硬质合金，为防止流体流入到端盖与活塞之间的腔室内，活塞与壳体的内壁之间设置有密封圈，端盖上还开设有贯通端盖的压力补偿孔。
本发明与现有技术相比，主要优点是采用活塞式结构代替弹性膜片作为差压传感器的压力探测器件，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，对于光纤传感的要求更低，计算了测量更为简单，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，实用性极强，对新型差压传感器的设计与推广起到了积极的推动作用。
附图说明
图1是该传感器探头的结构示意图；
图2是该传感器探头中单个检测探头的剖视图。
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，本实施例提供一种差压传感方法，它通过流体产生的压力去冲击一块滑动设置的活塞2的其中一面，活塞2发生滑动，活塞2的另一面设置弹簧4以限定活塞2的移动量，同时，活塞2的另一面还设置反光镜5，且用光纤探头6中的入射光纤照射该反光镜5，并用光纤探头6中的接收光纤接收反射光，活塞2发生移动后，光纤探头6与反光镜5之间的距离发生变化，反射光随之发生变化，通过检测出接收光纤输出光强的变化量来判断检测流体对活塞造成的压力，利用上述方法同时或分别对两种待测流体进行压力测量，即可得到两种待测流体的压力，从而得到所需差压值。
利用上述差压传感方法的传感器探头，包括两个分别用于检测两种待检测流体的检测探头a，检测探头a的结构均相同，能够同时对两种待检测流体进行压力检测，从而得到两种待检测流体的差压值；
上述每个检测探头a均具有如下结构：包括筒形结构的壳体1，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，壳体1的一端设置有端盖3，壳体1的另一端开设有流体通孔11，流体通孔11上设置有过滤网7，以过滤流体中的杂质，活塞2与端盖3之间沿活塞2的滑动方向还设置有弹簧4，弹簧4的一端固定于活塞2上，弹簧4的另一端固定于端盖3上，且没有流体进入时，弹簧4保持自然状态，即无伸缩形变状态，端盖3上开设有通孔31和贯通端盖3的压力补偿孔32，通孔31开设于端盖3的正中心位置，通孔31、活塞2及弹簧4三者同轴，活塞2正对通孔31的一端上固定有反光镜5，通孔31内设置有指向反光镜5的光纤探头6，通孔31内设置有内螺纹，光纤探头6旋紧固定于通孔31内。
Claims (8)
1.一种差压传感方法，其特征在于：它通过流体产生的压力去冲击一块滑动设置的活塞（2）的其中一面，活塞（2）发生滑动，活塞（2）的另一面设置弹簧（4）以限定活塞（2）的移动量，同时，活塞（2）的另一面还设置反光镜（5），且用光纤探头（6）中的入射光纤照射该反光镜（5），并用光纤探头（6）中的接收光纤接收反射光，活塞（2）发生移动后，光纤探头（6）与反光镜（5）之间的距离发生变化，反射光随之发生变化，通过检测出接收光纤输出光强的变化量来判断检测流体对活塞造成的压力，利用上述方法同时或分别对两种待测流体进行压力测量，即可得到两种待测流体的压力，从而得到所需差压值。
2.一种利用权利要求1所述差压传感方法的传感器探头，其特征在于：包括至少两个分别用于检测两种或多种待检测流体的检测探头（a），检测探头（a）的结构均相同，且每个检测探头（a）均具有如下结构：检测探头（a）包括筒形结构的壳体（1），壳体（1）内滑动设置有活塞（2），壳体（1）的一端设置有端盖（3），壳体（1）的另一端开设有流体通孔（11），活塞（2）与端盖（3）之间沿活塞（2）的滑动方向还设置有弹簧（4），端盖（3）上开设有通孔（31），通孔（31）与活塞（2）的端面相垂直，活塞（2）正对通孔（31）的一端上固定有反光镜（5），通孔（31）内设置有指向反光镜（5）的光纤探头（6）；弹簧（4）的一端固定于活塞（2）上，弹簧（4）的另一端固定于端盖（3）上，且没有流体进入时，弹簧（4）保持自然状态。
3.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：流体通孔（11）上设置有过滤网（7）。
4.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：通孔（31）开设于端盖（3）的正中心位置，通孔（31）、活塞（2）及弹簧（4）三者同轴。
5.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：通孔（31）内设置有内螺纹，光纤探头（6）旋紧固定于通孔（31）内。
6.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：活塞（2）的材质为硬质合金。
7.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：活塞（2）与壳体（1）的内壁之间设置有密封圈（8）。
8.根据权利要求2所述传感器探头，其特征在于：端盖（3）上还开设有贯通端盖（3）的压力补偿孔（32）。
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