CN201955081U - 光纤型气压式高度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤型气压式高度检测装置，包括壳体、空速管和密闭膜盒，闭膜盒右端固定连接光纤弯曲传感单元，光纤弯曲传感单元位于壳体内部，光纤弯曲传感单元包括信号光纤、供信号光纤穿过的曲线形测试通道和与信号光纤对接且用于对光信号功率变化量进行同步测试的测试单元，测试单元还与处理单元相接，处理单元还与显示单元相接；曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架内部相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，曲线形支架右端连接基板，变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，信号光纤穿设在变形齿一与变形齿二之间。本实用新型具有以下特点：结构设计合理，灵敏度高，适应性强，防电磁干扰、防尘等优点。

Description

光纤型气压式高度检测装置

技术领域

本实用新型属于传感技术领域，具体涉及一种光纤型气压式高度检测装置。

背景技术

由于地球的引力作用，大气的压力随着海拔高度的增加而减小，并有确定的函数关系。气压式高度测量就是通过测量飞行器所在位置的大气压力，通过换算间接得到飞行高度。

气压式高度计原理图见图1，一般在飞行器的前端有一细管即空速管，空速管的正前端开有总压孔，在空速管的中部垂直于空速管侧壁方向开有一圈静压孔，飞行器飞行中，空速管侧壁的静压孔因与气流方向垂直，所以其压力与气流速度无关，因此是大气的静压力。在图1中的气压式高度计原理图中，高度计的壳体108内是一密闭膜盒，密闭膜盒的外部、壳体108的内部与空速管的静压孔相通，当高度变化时，密闭膜盒受到的压力也在变化，从而使密闭膜盒变形，通过检测出该变形量就可以间接得到飞行器的高度，再通过可变电位器等电子元件转化为电信号传输给飞行器上的控制中心做进一步的分析处理。常见的密闭膜盒有真空膜盒或内含一定量气体的已知气压的膜盒，其工作原理相同。

在气象监测中大气压力也是主要测试参数之一，目前在自动气象站中常用的振动筒或电容膜盒传感器监测气压变化，以及采用硅扩散电桥或电阻应变片用于检测气压传感器膜盒形变的方法。可以发现，包括上述的飞行器使用的气压式高度计，现有的这些装置中的敏感元件(即膜盒)的变形仍是以电子元件传感的方式转化为电信号再传输的，而这很容易受到电磁干扰影响，如雷暴天气甚至是辐射较强的手机也会对其产生影响，这对飞行器的安全飞行以及大气压力的采集都是不利的，因此迫切需要一种新的气压计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于光纤传感技术的光纤型气压式高度检测装置，其结构简单、设计合理且加工制作方便，同时具有使用方式灵活，灵敏度高，使用效果好，成本低，实用价值高，适应性强，防电磁干扰、防尘等优点，具有广阔的应用前景。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤型气压式高度检测装置，包括壳体以及与壳体连接的空速管和设置在壳体内部的密闭膜盒，所述空速管中部设置有静压孔，且所述静压孔通过导管与壳体连接，所述密闭膜盒位于壳体左侧，所述密闭膜盒左端与壳体内壁固定连接，其特征在于：所述密闭膜盒右端固定连接光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元位于壳体内部，所述光纤弯曲传感单元包括信号光纤、供信号光纤穿过的曲线形测试通道和与信号光纤对接且用于对光信号功率变化量进行同步测试的测试单元，所述测试单元位于壳体外部，所述测试单元还与用于处理测试单元测试数据的处理单元相接，所述处理单元还与显示单元相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架内部相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，所述曲线形支架左端与密闭膜盒固定连接，所述曲线形支架右端连接基板，所述基板位于壳体内部且与壳体内壁固定连接，所述变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，所述变形齿一与变形齿二的头部之间形成曲线形通道，所述信号光纤穿设在所述曲线形通道中。

上述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述曲线形支架与基板之间设置有辅助弹簧。

上述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述信号光纤两端中至少一端设置有光反射装置，所述信号光纤另一端与1×2光分路器的输入端相接，所述1×2光分路器的输出端与测试单元相接。

上述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述密闭膜盒通过固定杆固定连接在壳体内壁上。

上述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。

上述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述信号光纤为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤外还包覆有一层防水材料层。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、适用面广，适应能力强，能有效抗电磁干扰，所得到的数据为数字化形式，飞行器的中央计算机很容易获取该数据再进一步的处理和利用。

3、测试精度高，动态范围大，使用方便，可以应用于飞行器上，也可以应用于大气压力数据的采集。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，同时具备防电磁干扰、防尘等诸多优点，具有广阔的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有气压式高度计的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的结构示意图。

图3为实施例1中曲线形支架的内部结构示意图。

图4为本实用新型实施例2的结构示意图。

图5为本实用新型实施例3的结构示意图。

图6为实施例3中曲线形支架的内部结构示意图。

图7为本实用新型实施4的结构示意图。

图8为实施例4中曲线形支架的内部结构示意图。

图9为本实用新型实施5的结构示意图。

附图标记说明：

1-延伸光纤；        4-1-变形齿一；      4-2-变形齿二；

5-测试单元；        7-处理单元；        8-显示单元；

19-曲线形支架；     20-辅助弹簧；       22-基板；

27-锯齿板；         33-信号光纤；       41-管壁；

45-1×2光分路器；   46-光反射装置；     101-空速管；

102-总压孔；        103-静压孔；        104-密闭膜盒；

108-壳体；          109-固定杆；        110-移动点。

具体实施方式

实施例1

如图2和3所示的一种光纤型气压式高度检测装置，包括壳体108以及与壳体108连接的空速管101和设置在壳体108内部的密闭膜盒104，所述空速管101中部设置有静压孔103，且所述静压孔103通过导管与壳体108连接，使壳体108内的空气压力与静压孔103处的空气压力相同，所述密闭膜盒104位于壳体108左侧，所述密闭膜盒104左端与壳体108内壁固定连接，所述密闭膜盒104右端固定连接光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元位于壳体108内部，所述光纤弯曲传感单元包括信号光纤33、供信号光纤33穿过的曲线形测试通道和与信号光纤33对接且用于对光信号功率变化量进行同步测试的测试单元5，所述测试单元5位于壳体108外部，所述测试单元5还与用于处理测试单元5测试数据的处理单元7相接，所述处理单元7还与显示单元8相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架19以及连续布设在曲线形支架19内部相对两侧的多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2，所述曲线形支架19左端与密闭膜盒104固定连接，所述曲线形支架19右端连接基板22，所述基板22位于壳体108内部且与壳体108内壁固定连接，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2之间呈交错对应布设，所述变形齿一4-1与变形齿二4-2的头部之间形成曲线形通道，所述信号光纤33穿设在所述曲线形通道中。

本实施例中，所述曲线形支架19为曲线形壳体，密闭膜盒104通过固定杆109固定连接在壳体108内壁上，在基板22与密闭膜盒104的移动点110之间是曲线形壳体19。当壳体108内的气压变化时，密闭膜盒104变形并使其上的移动点110移动，并使曲线形壳体19的整体长度变化，如压缩或伸长，从而使布设于曲线形壳体19内的变形齿一4-1与变形齿二4-2之间的距离改变，导致夹持于变形齿一4-1与变形齿二4-2之间的信号光纤33弯曲曲率变化，信号光纤33弯曲曲率变化使传输于信号光纤33内的光信号的功率变化，通过延伸光纤1连接的测试单元5测得该变化信号并传递给处理单元7，处理单元7经计算得到曲线形壳体19的弯曲状态，并推算气压大小，并进一步可推算出飞行器的高度然后显示在显示单元8上。

该高度检测装置若是用于气象监测，则壳体108内仅需得到大气的气压即可，则不需空速管101就可以了。

所述信号光纤33为外部包有多层保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等，也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤，或是多根信号光纤33并排夹持在变形齿一4-1与变形齿二4-2之间，或是多根信号光纤33通过树脂合并为信号光纤束或信号光纤带。所述信号光纤33外还包覆有一层防水材料层，如防水油膏，可进一步防止水分子对信号光纤33的侵蚀，延长了信号光纤33的使用寿命。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1不同的是：信号光纤33一端设置有光反射装置46，光反射装置46固定在壳体108内壁上，信号光纤33另一端与1×2光分路器45的输入端相接，1×2光分路器45的输出端与测试单元5相接，这样可以使在信号光纤33中传输的光信号两次通过使光纤弯曲的曲线形壳体19，从而进一步提高传感精度，曲线形支架19与基板22之间设置有辅助弹簧20。当信号光纤33的两端均安置有光反射装置时，测试单元5可通过确定两个光反射装置的反射光信号的强度之差，就可以确定信号光纤33的损耗，该方法可以避免光源、光功率计和光纤链路的变化所引入的误差，进一步提高测试精度。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图5和6所示，本实施例与实施例1不同的是：曲线形支架19为弹簧，变形齿一4-1与变形齿二4-2对应布设在弹簧中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图7和8所示，本实施例与实施例1不同的是：曲线形支架为波纹管，变形齿一4-1与变形齿二4-2对应布设在波纹管的管壁41上内凹处的相对两个侧面上，且变形齿一4-1与变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例5

如图9所示，本实施例与实施例1不同的是：曲线形支架19锯齿板，且锯齿板27由两块锯齿板相扣而成，两块锯齿板27的相对面上布设有相互交错对应的变形齿一4-1与变形齿二4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光纤型气压式高度检测装置，包括壳体(108)以及与壳体(108)连接的空速管(101)和设置在壳体(108)内部的密闭膜盒(104)，所述空速管(101)中部设置有静压孔(103)，且所述静压孔(103)通过导管与壳体(108)连接，所述密闭膜盒(104)位于壳体(108)左侧，所述密闭膜盒(104)左端与壳体(108)内壁固定连接，其特征在于：所述密闭膜盒(104)右端固定连接光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元位于壳体(108)内部，所述光纤弯曲传感单元包括信号光纤(33)、供信号光纤(33)穿过的曲线形测试通道和与信号光纤(33)对接且用于对光信号功率变化量进行同步测试的测试单元(5)，所述测试单元(5)位于壳体(108)外部，所述测试单元(5)还与用于处理测试单元(5)测试数据的处理单元(7)相接，所述处理单元(7)还与显示单元(8)相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架(19)以及连续布设在曲线形支架(19)内部相对两侧的多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)，所述曲线形支架(19)左端与密闭膜盒(104)固定连接，所述曲线形支架(19)右端连接基板(22)，所述基板(22)位于壳体(108)内部且与壳体(108)内壁固定连接，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)之间呈交错对应布设，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4-2)的头部之间形成曲线形通道，所述信号光纤(33)穿设在所述曲线形通道中。

2.按照权利要求1所述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述曲线形支架(19)与基板(22)之间设置有辅助弹簧(20)。

3.按照权利要求1所述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述信号光纤(33)两端中至少一端设置有光反射装置(46)，所述信号光纤(33)另一端与1×2光分路器(45)的输入端相接，所述1×2光分路器(45)的输出端与测试单元(5)相接。

4.按照权利要求1所述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述密闭膜盒(104)通过固定杆(109)固定连接在壳体(108)内壁上。

5.按照权利要求1所述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述曲线形支架(19)为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。

6.按照权利要求1所述的光纤型气压式高度检测装置，其特征在于：所述信号光纤(33)为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤(33)外还包覆有一层防水材料层。

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