CN203981317U - 一种光纤压力测量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种光纤压力测量传感器，用于解决现有的压力测量传感器精度差、灵敏度低、稳定性不好、部件加工繁琐的问题，包括压力膜片、膜片架、光纤敏感元件、弹性固定框、后塞、透水石、透水石架、尾纤套和外套筒；后塞设置在外套筒的一端，尾纤套与后塞连接，透水石通过透水石架安装在外套筒的另一端；压力膜片通过膜片架设置在透水石架的下方，膜片架与弹性固定框固定连接；弹性固定框的中央设置有柔性增强部，弹性固定框和柔性增强部为一体式结构；光纤敏感元件固定在弹性固定框上并穿过后塞和尾纤套。本实用新型所得的光纤压力测量传感器精度高、灵敏度高、稳定性好。

Description

一种光纤压力测量传感器

技术领域

本实用新型涉及安全监测技术领域，特别是指一种光纤压力测量传感器。

背景技术

光纤光栅传感器(Fiber Grating Sensor)为光纤传感器的一种，通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型的光纤传感器，具有可靠性好、测量精度高、可时时监测、抗电磁干扰且抗雷击等优点，主要包括光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器和压力传感器。

光纤压力测量传感器可以对压力或者拉力进行监测，如桥梁结构的拉索的整体索力、高纬度海洋平台的冰压力以及道路的土壤压力、水压力等。传统的压力测量传感器多为电子式传感器，传输距离近、不抗雷击、不抗电磁干扰。现有的光纤压力测量传感器主要包括压力膜片和测量元件，由于结构设计的缺陷，导致传感器精度差、灵敏度低、稳定性不好、部件加工繁琐等问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种光纤压力测量传感器，用于解决背景技术中的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种光纤压力测量传感器，包括压力膜片、膜片架、光纤敏感元件、弹性固定框、后塞、透水石、透水石架、尾纤套和外套筒；

后塞设置在外套筒的一端，尾纤套与后塞连接，透水石通过透水石架安装在外套筒的另一端；

压力膜片通过膜片架设置在透水石架的下方，膜片架与弹性固定框固定连接；

弹性固定框的中央设置有柔性增强部，弹性固定框和柔性增强部为一体式结构；光纤敏感元件固定在弹性固定框上并穿过后塞和尾纤套。

优选的，弹性固定框的顶部设置有螺杆，压力膜片的底部设置有带有螺纹孔的中央支柱，螺杆与螺纹孔匹配。

优选的，柔性增强部的形状包括：工字形、半圆形、螺旋形、V形和折线形。

优选的，柔性增强部的上、下两端分别设置有第一粘结处和第二粘结处，光纤敏感元件通过第一粘结处和第二粘结处粘结在弹性固定框上。

优选的，压力膜片、后塞、透水石架、膜片架与外套筒之间均设置有O型圈。

本发明提出的光纤压力测量传感器，通过在弹性固定框内设置与弹性固定框为一体结构的柔性增强部，有效减小了弹性固定框对压力膜片的拉力，从而提高了测试的灵敏度和准确度；将弹性固定框与外套筒通过螺纹连接为一体式结构，提高了整个测量系统的稳定性，将光纤敏感元件粘结在弹性固定框上，方便部件加工，提高了组装的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种光纤压力测量传感器的结构示意图。

图中：

1、压力膜片；2、光纤敏感元件；21、第一光栅；22、第二光栅；3、弹性固定框；31、第一粘结处；32、第二粘结处；4、后塞；5、透水石；6、尾纤套；7、透水石架；8、外套筒；9、膜片架；10、柔性增强部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示：一种光纤压力测量传感器，包括压力膜片1、膜片架9、光纤敏感元件2、弹性固定框3、后塞4、透水石5、透水石架7、尾纤套6和外套筒8；后塞4设置在外套筒8的一端，尾纤套6与后塞4连接，透水石5通过透水石架7安装在外套筒8的另一端；压力膜片1通过膜片架9设置在透水石架7的下方，膜片架9与弹性固定框3固定连接；弹性固定框3的中央设置有柔性增强部10，弹性固定框3和柔性增强部10为一体式结构；光纤敏感元件2固定在弹性固定框3上并穿过后塞4和尾纤套6。

工作原理为：外界压力通过透水石5，渗透到透水石架7，进而作用到压力膜片1上，压力膜片1下凹导致弹性固定框3中央的弹性体下发生压缩形变，进而引起附着在弹性固定框3上的光纤敏感元件2变化，变化会以光信号的形式出输出，经光信号解调后得到压力变化的多少。

本发明提出的光纤压力测量传感器，通过在弹性固定框内设置与弹性固定框为一体结构的柔性增强部10，有效减小了弹性固定框对压力膜片的拉力，大大提高了测试的灵敏度和准确度。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，弹性固定框3的顶部设置有螺杆(未标出)，压力膜片1的底部设置有带有螺纹孔(未标出)的中央支柱(未标出)，螺杆与螺纹孔匹配。

将弹性固定框3与外套筒8通过螺纹连接为一体式结构，提高了整个测量系统的稳定性，经过这样设计，弹性固定框3顶部的螺杆可以插入压力膜片1底部的螺纹孔，将弹性固定框3与外套筒8连接为一体，拧动螺杆方便调节波长。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的又一实施例，柔性增强部10的形状包括：工字形、半圆形、螺旋形、V形和折线形。

本实用新型专利中提及的柔性增强部10优选的形状为工字形、半圆形、方形、V形和折线形，它的设置可以最大限度的提高弹性固定框3的柔软度，减小其对压力膜片1的拉力，从而大大提高了测试的灵敏度与准确度。当然，柔性增强部10还可以是其他的形状，比如方形等，只要起到增强柔性固定框3的柔性即可。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的另一实施例，柔性增强部10的上、下两端分别设置有第一粘结处31和第二粘结处32，光纤敏感元件2通过第一粘结处31和第二粘结处32粘结在弹性固定框3上。

光纤敏感元件2包括第一光栅21与第二光栅22，紧邻膜片架9的第一光栅21为温度光栅，第二光栅22为应变光栅，温度光栅主要为了测温和应变光栅进行温度补偿，为了降低弹性固定框3材料的温度系数对其影响，温度光栅与应变光栅均悬空设置；光纤敏感元件2粘结在弹性固定框3上，方便部件加工。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，压力膜片1、后塞4、透水石架7、膜片架9与外套筒8之间均设置有O型圈，O型圈的个数不限，据实际情况而定。

本实用新型提出的光纤压力测量传感器装配过程如下：

步骤1：将压力膜片1与膜片架9通过激光焊接，焊接牢固；

步骤2：将第一光栅21、第二光栅22及其他的光纤敏感元件2粘结到弹性固定框3的第一粘结处31与第二粘结处32，粘结方式不限；

步骤3：将步骤2得到的弹性固定框3顶部的螺杆拧到步骤1得到的压力膜片1的中央支柱的螺纹孔内，慢慢拧紧调节波长直到合适，然后通过激光焊接的方式将膜片架9同弹性固定框3的连接处焊接牢靠；

步骤4：将步骤3得到的器件放入到外套筒8内，将光纤敏感元件2穿过后塞4、尾纤套6，之后在前部通过透水石架7安装透水石5即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤压力测量传感器，其特征在于：包括压力膜片(1)、膜片架(9)、光纤敏感元件(2)、弹性固定框(3)、后塞(4)、透水石(5)、透水石架(7)、尾纤套(6)和外套筒(8)；

所述后塞(4)设置在所述外套筒(8)的一端，所述尾纤套(6)与所述后塞(4)连接，所述透水石(5)通过所述透水石架(7)安装在所述外套筒(8)的另一端；

所述压力膜片(1)通过所述膜片架(9)设置在所述透水石架(7)的下方，所述膜片架(9)与所述弹性固定框(3)固定连接；

所述弹性固定框(3)的中央设置有柔性增强部(10)，所述弹性固定框(3)和所述柔性增强部(10)为一体式结构；所述光纤敏感元件(2)固定在所述弹性固定框(3)上并穿过所述后塞(4)和所述尾纤套(6)。

2.根据权利要求1所述的光纤压力测量传感器，其特征在于：所述弹性固定框(3)的顶部设置有螺杆，所述压力膜片(1)的底部设置有带有螺纹孔的中央支柱，所述螺杆与所述螺纹孔匹配。

3.根据权利要求1所述的光纤压力测量传感器，其特征在于：所述柔性增强部(10)的形状包括：工字形、半圆形、螺旋形、V形和折线形。

4.根据权利要求1所述的光纤压力测量传感器，其特征在于：所述柔性增强部(10)的上、下两端分别设置有第一粘结处(31)和第二粘结处(32)，所述光纤敏感元件(2)通过所述第一粘结处(31)和所述第二粘结处(32)粘结在所述弹性固定框(3)上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光纤压力测量传感器，其特征在于：所述压力膜片(1)、所述后塞(4)、所述透水石架(7)、所述膜片架(9)与所述外套筒(8)之间均设置有O型圈。