CN203396535U - 一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，包括外壳，外壳的一端设置有开口，外壳内部设置有弹性基座，弹性基座与外壳之间设置有一定间隙，且弹性基座对应外壳开口的一端设置有腔室，其另一端为实心结构，外壳内位于弹性基座外部设置有光纤，光纤包括预紧光纤及两端的尾纤，尾纤伸出外壳，预紧光纤上位于弹性基座具有腔室的一端设置有用于测量压力的压力光纤光栅，且预紧光纤上位于弹性基座实心结构的一端设置有用于测量温度的温度光纤光栅。本实用新型具有较好的线性响应、温度补偿效果及可重复性，可以满足油气井下等高温高压恶劣环境下的传感检测，且可实现温度和压力双参量的区分测量，制作简单，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光栅传感器，尤其涉及一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器。
背景技术
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅。光纤光栅传感技术已成为目前国内外最具有发展前景和影响力的检测技术，广泛应用于应力应变、温度、速度等物理量的检测与控制，在石油化工、交通运输、建筑、工矿等领域中已有诸多报道，不过其仅限于温度低于200℃、压力低于20MPa环境中使用。光纤光栅作为一种新型的灵巧传感元件应用在传感领域还存在对温度和压力双参量进行区分测量问题，针对这一问题，现有提出的各种解决方案包括有：利用聚合物封装，利用FBG与长周期光纤光栅的双光栅混合结构,利用重叠结构栅实现的基于平面膜片结构，采用双三角形结构，采用双周期光栅，采用不同横截面的单光栅。这些解决方案的传感器的结构、制作工艺都比较复杂，其制造成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，以解决原有光纤光栅传感器结构复杂、制造工艺复杂，无法满足油气井下等高温高压恶劣环境下的传感检测的问题，以及无法实现温度和压力双参量区分测量的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，包括外壳，所述外壳的一端设置有开口，外壳内部设置有弹性基座，所述弹性基座与外壳之间设置有一定间隙，且弹性基座对应外壳开口的一端设置有腔室，其另一端为实心结构，所述外壳内位于弹性基座外部设置有光纤，所述光纤包括预紧光纤及两端的尾纤，所述尾纤伸出外壳，所述预紧光纤上位于弹性基座具有腔室的一端设置有用于测量压力的压力光纤光栅，且预紧光纤上位于弹性基座实心结构的一端设置有用于测量温度的温度光纤光栅。
优选的，所述外壳由不锈钢材料制成。
进一步的，所述弹性基座具有腔室一端的端头设置有外螺纹，所述外壳具有开口一端的端头设置有与外螺纹相配合的内螺纹。
进一步的，所述弹性基座具有腔室一端的端头连接有转接口，所述转接口上开有与弹性基座腔室相连通的进油口，且转接口与弹性基座连接一端的端面与外壳的端面贴合，并设置有密封胶水，通过连接转接口，便于安装连接。
进一步的，所述转接口与弹性基座螺纹连接。
优选的，所述弹性基座由弹簧钢材料制成，具有更好的线性响应、温度补偿效果和可重复性。
进一步的，所述弹性基座的外部开有两个凹槽，所述预紧光纤的两端固定在凹槽内。
更为优选的，所述外壳内位于弹性基座外部设置有两个凸台，所述凸台上开有用于固定预紧光纤的槽口，所述预紧光纤的两端固定在凸台的槽口内，相比较于直接在弹性基座上开设固定光纤的凹槽，可以在承受相同压力的情况下使用更薄的弹性基座，而不会导致弹性基座破裂。
本实用新型的有益效果为，所述一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器具有较好的线性响应、温度补偿效果及可重复性，可以满足油气井下等高温高压恶劣环境下的传感检测，且可实现温度和压力双参量的区分测量，制作简单，易于实现。
附图说明
图1为本实用新型一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器的结构示意图。
图中:
1、外壳；2、弹性基座；3、腔室；4、进油口；5、转接口；6、凸台；7、压力光纤光栅；8、温度光纤光栅；9、光纤；10、铠装光缆；11、预紧光纤。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
请参照图1所示，图1为本实用新型一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器的结构示意图；于本实施例中，一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，包括外壳1，所述外壳1由不锈钢材料制成，其左端设置有开口，所述外壳1内部设置有弹性基座2，所述弹性基座2由弹簧钢材料制成，具体的是由SK7弹簧钢材料制成，弹性基座2与外壳1之间设置有一定间隙，且弹性基座2左端设置有腔室3，其右端为实心结构，所述弹性基座2左端的端头设置有外螺纹，所述外壳1左端的端头设置有与外螺纹相配合的内螺纹，所述弹性基座2与外壳1螺纹连接，且弹性基座2左端的端头螺纹连接有转接口5，所述转接口5上开有与弹性基座2腔室相连通的进油口，且转接口5右端的端面与外壳1贴合，并通过密封胶水密封，所述外壳1内位于弹性基座2外部设置光纤9及两个凸台6，所述光纤9包括预紧光纤11及两端的尾纤，所述凸台6上开有槽口，所述预紧光纤11的两端固定在凸台6的槽口内，使得预紧光纤11紧绷，所述弹性基座2左端腔室3外部的预紧光纤11上设置有用于测量压力的压力光纤光栅7，且弹性基座2右端实心结构外部的预紧光纤11上设置有用于测量温度的温度光纤光栅8，光纤9两端的尾纤均套装有铠装光缆10，且尾纤均从外壳右端伸出。
工作时，油经进油口4流入弹性基座2的腔室3中，弹性基座2作为传力机构使得压力光纤光栅7拉伸，发生漂移，温度光纤光栅8设置于弹性基座2实心结构的一端，不受压力影响，起温度补偿作用，漂移的光信号经光纤9传送到地面，由地面设置的解调设备进行检测，从而测得井中原油的压力和温度。
本实用新型可通过改变弹性基座2设置有腔室3一端的壁厚来调整其灵敏度，壁厚越薄，灵敏度越大。
光纤9两端的尾纤均从外壳1右端伸出，由于从同一端伸出，从而只需一套解调设备，即可同时使用多个压力传感器测试不同点的压力，当然本实用新型不限于此，光纤9两端的尾纤也可以从不同端伸出。
上述实施例中弹性基座2连接有转接口5，使用时，便于安装，可通过转接口5上的螺纹固定安装，但是本实用新型不限于此，本实用新型也可以不安装转接口5，直接投入油井使用，或者采用捆绑的方式进行使用。
上述实施例中预紧光纤11的两端通过弹性基座2外部设置的凸台6进行固定，但是本实用新型不限于此，也可以在弹性基座2的外壁上开设凹槽，用以固定预紧光纤11的两端，但是此种固定方式相较于采用凸台6的固定方式，在承受同等压力的情况下，其需要增大弹性基座2的壁厚，从而降低了本实用新型的灵敏性。
以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：包括外壳，所述外壳的一端设置有开口，外壳内部设置有弹性基座，所述弹性基座与外壳之间设置有一定间隙，且弹性基座对应外壳开口的一端设置有腔室，其另一端为实心结构，所述外壳内位于弹性基座外部设置有光纤，所述光纤包括预紧光纤及两端的尾纤，所述尾纤伸出外壳，所述预紧光纤上位于弹性基座具有腔室的一端设置有用于测量压力的压力光纤光栅，且预紧光纤上位于弹性基座实心结构的一端设置有用于测量温度的温度光纤光栅。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述外壳由不锈钢材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述弹性基座具有腔室一端的端头设置有外螺纹，所述外壳具有开口一端的端头设置有与外螺纹相配合的内螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述弹性基座具有腔室一端的端头连接有转接口，所述转接口上开有与弹性基座腔室相连通的进油口，且转接口与弹性基座连接一端的端面与外壳的端面贴合，并设置有密封胶水。
5.根据权利要求1或3或4所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述弹性基座由弹簧钢材料制成。
6.根据权利要求4所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述转接口与弹性基座螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述外壳内位于弹性基座外部设置有两个凸台，所述凸台上开有用于固定预紧光纤的槽口，所述预紧光纤的两端固定在凸台的槽口内。
8.根据权利要求1所述的一种具有温度补偿的光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述弹性基座的外部开有两个凹槽，所述预紧光纤的两端固定在凹槽内。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106441652A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 武汉理工大学 | 避免温度与应变交叉敏感的光纤光栅锚杆测试装置及方法 |
| CN106872094A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 辉固科技有限公司 | 压力传感器和包括一个或多个压力传感器的传感器系统 |
| CN108896232A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-27 | 西安交通大学 | 一种具有温度补偿功能的光纤式超高温压力传感器 |
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