CN206019883U - 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器 - Google Patents

一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN206019883U
CN206019883U CN201621047771.7U CN201621047771U CN206019883U CN 206019883 U CN206019883 U CN 206019883U CN 201621047771 U CN201621047771 U CN 201621047771U CN 206019883 U CN206019883 U CN 206019883U
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
fiber
bragg grating
fiber bragg
closed gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201621047771.7U
Other languages
English (en)
Inventor
邵利军
缑龙
贾磊
白磊
周晓旭
张佳鹏
曹桂芳
刘志英
杨莹
郭晓澎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Traffic Construction Engineering Quality Inspection Center (co Ltd)
Shanxi Province Transport Science Research Institute
Original Assignee
Shanxi Traffic Construction Engineering Quality Inspection Center (co Ltd)
Shanxi Province Transport Science Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Traffic Construction Engineering Quality Inspection Center (co Ltd), Shanxi Province Transport Science Research Institute filed Critical Shanxi Traffic Construction Engineering Quality Inspection Center (co Ltd)
Priority to CN201621047771.7U priority Critical patent/CN206019883U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206019883U publication Critical patent/CN206019883U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器。其包括活塞外壁、可承压活塞、充气调节装置、弹性气囊、弹性绳索、光纤光栅传感器和传输光纤；活塞外壁与活塞构成缸状的密闭气体外腔；弹性气囊位于密闭气体外腔内，形成密闭气体内腔；弹性绳索水平崩直经过弹性气囊的中心，其两端连接在弹性气囊内壁上；弹性绳索上还设有光纤光栅传感器；传输光纤一端连接光纤光栅传感器，另一端连接到光纤光栅解调仪上。与现有技术相比，本实用新型测量的压力可以是任何方向的，需要利用充气调节调零；利用气体压强来感应测量压力的改变，测量精度较高；充气调节装置的引入可以实现腔内气体压力可调，进而实现该传感器的量程可调。

Description

一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体来说，涉及到一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器。
背景技术
传感器作为信息获取的重要手段，与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传统的传感器多采用电量输出式传感器进行测量，存在测量精度不高、易受外界干扰而失效(水、电磁辐射)等问题。
光纤光栅是20世纪90年代以来国际上新兴的一种有着广泛应用前景的、性能优良的反射滤波无源敏感元件，通过Bragg光栅反射波长的偏移来感应外界微小应变变化而实现对结构在线测量。其基本原理为：光纤光栅传感器是利用特殊技术在光纤中写入特殊结构形成的波长调制传感器。由耦合模理论可知，光纤光栅(FBG)的中心反射波长可表示为：
λB＝2neffΛ 式(1)
式(1)中，neff为导模的有效折射率，Λ为光纤光栅的周期，neff和Λ受到温度和应变的影响。因此可以通过解调光纤光栅反射波长λB的偏移，对外界物理量的改变进行推算。
光纤光栅传感器具有测试精度高，抗电磁干扰能力强，测量频带，易于布设、准分布式测量(阵列式布置)等多种优点，鉴于此，光纤光栅传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源、环保、工业控制、医药卫生、建筑交通等领。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，该压力传感器测量精度高、可以测量各个方向上的压力。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述传感器包括活塞外壁101、可承压活塞102、充气调节装置103、弹性气囊104、弹性绳索105、光纤光栅传感器106和传输光纤107；活塞外壁101与活塞102构成缸状的密闭气体外腔；弹性气囊104位于密闭气体外腔内，形成密闭气体内腔；弹性绳索105水平崩直经过弹性气囊104的中心，其两端连接在弹性气囊104内壁上；弹性绳索105上还设有光纤光栅传感器106；传输光纤107一端连接光纤光栅传感器106，另一端连接到光纤光栅解调仪上。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述可承压活塞102为金属外壳内设隔热夹层的结构。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述可承压活塞102的上部有受力装置。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述充气调节装置103由压力计和充气装置构成,能对密闭气体外腔和密闭气体内腔进行充气，实现整个传感器的量程可调，同时实现该压力传感器传感器的调零。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述密闭气体外腔和密闭气体内腔内的气体相同。
本实用新型所述的一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述密闭气体外腔的上部端口设有卡子，限制可承压活塞102的滑动的最上端。
工作原理：活塞外壁101与可承压的活塞102构成密闭气体外腔；弹性气囊104构成密闭气体内腔。可承压活塞102的将上表面接收的垂直压力转变为密闭气体外腔的气压变化，同时密闭气体内腔的气压发生变化，进而使弹性气囊104发生形变引起弹性绳索105的伸缩，利用布置在弹性绳索105上的光纤光栅传感器106可以测量弹性绳索105的变形量，最后利用光纤光栅传感器106的反射光波长偏移值来推算可承压活塞102上测量压力的变化值。通过充气调节装置103可以同时向密闭气体外腔和密闭气体内腔冲气，并进行调零，可以增大密闭气体腔内的气体压强，进而改变了该传感器的量程，测量更大的测量压力。
与现有技术相比，本实用新型所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器具有如下特点：测量的压力可以是任何方向的，需要利用充气调节调零；利用气体压强来感应测量压力的改变，测量精度较高；充气调节装置的引入可以实现腔内气体压力可调，进而实现该传感器的量程可调。
附图说明
图1是本实用新型所述的传感器示意图；活塞外壁-101、可承压活塞-102、充气调节装置-103、弹性气囊-104、弹性绳索-105、光纤光栅传感器-106、传输光纤-107。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型所述的传感器做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，包括活塞外壁、可承压活塞、充气调节装置、弹性气囊、弹性绳索、光纤光栅传感器、传输光纤。所述活塞外壁与可承压活塞构成密闭的气体腔，承受外界压力；弹性气囊固定在活塞内部，随着活塞的伸缩可以自由涨大缩小；光纤光栅固定在弹性气囊外部的弹性绳索上，随着气囊的自由形变产生形变。活塞外壁采用金属外壳加隔热内层的结构，活塞接触部位尽可能光滑，调零装置的接入口、传输光纤的输出口密闭，防止整个结构失压。活塞外壁的上部端口有卡子，限制活塞的滑动的最上端。可承压活塞采用金属外壳加隔热夹层的结构，活塞与外壁的应光滑接触，尽可能自由滑动。可承压活塞上部有受力装置，可以平稳接受来自上部的垂直应力作用。充气调节装置由压力计和充气装置构成，可以对活塞腔内和弹性气囊内进行充气，实现整个传感器的量程可调，同时实现该传感器的调零。弹性气囊充满于活塞腔内同样的气体，气囊可调根据气体压力自由涨缩。弹性绳索缠绕在弹性气囊的一个赤道平面上，可以随着弹性气囊大小的变化，自由伸缩；该绳索应不影响弹性气囊的自由形变。光纤光栅传感器安置在弹性绳索上，随着弹性绳索的伸缩而产生自由形变，实现光纤光栅反射波长的偏移。传输光纤连接光纤光栅传感器和光纤光栅解调仪，实现光信号的传输。

Claims (6)

1.一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，所述传感器包括活塞外壁(101)、可承压活塞(102)、充气调节装置(103)、弹性气囊(104)、弹性绳索(105)、光纤光栅传感器(106)和传输光纤(107)；活塞外壁(101)与活塞(102)构成缸状的密闭气体外腔；弹性气囊(104)位于密闭气体外腔内，形成密闭气体内腔；弹性绳索(105)水平崩直经过弹性气囊(104)的中心，其两端连接在弹性气囊(104)内壁上；弹性绳索(105)上还设有光纤光栅传感器(106)；传输光纤(107)一端连接光纤光栅传感器(106)，另一端连接到光纤光栅解调仪上。
2.根据权利要求1所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述可承压活塞(102)为金属外壳内设隔热夹层的结构。
3.根据权利要求1所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述可承压活塞(102)的上部有受力装置。
4.根据权利要求1所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述充气调节装置(103)由压力计和充气装置构成,能对密闭气体外腔和密闭气体内腔进行充气，实现整个传感器的量程可调，同时实现该压力传感器传感器的调零。
5.根据权利要求1所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述密闭气体外腔和密闭气体内腔内的气体相同。
6.根据权利要求1所述的基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述密闭气体外腔的上部端口设有卡子，限制可承压活塞(102)的滑动的最上端。
CN201621047771.7U 2016-09-10 2016-09-10 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器 Expired - Fee Related CN206019883U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201621047771.7U CN206019883U (zh) 2016-09-10 2016-09-10 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201621047771.7U CN206019883U (zh) 2016-09-10 2016-09-10 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206019883U true CN206019883U (zh) 2017-03-15

Family

ID=58259699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201621047771.7U Expired - Fee Related CN206019883U (zh) 2016-09-10 2016-09-10 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206019883U (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111189744A (zh) * 2020-03-16 2020-05-22 广西交通科学研究院有限公司 孔道灌浆密实度检测装置及检测方法
CN111829715A (zh) * 2019-04-22 2020-10-27 王久钰 基于电桥的压强传感器，压强测量系统以及压强测量方法
CN114353867A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 石家庄铁道大学 多功能土体状态监测装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111829715A (zh) * 2019-04-22 2020-10-27 王久钰 基于电桥的压强传感器，压强测量系统以及压强测量方法
CN111829715B (zh) * 2019-04-22 2022-02-25 王久钰 基于电桥的压强传感器，压强测量系统以及压强测量方法
CN111189744A (zh) * 2020-03-16 2020-05-22 广西交通科学研究院有限公司 孔道灌浆密实度检测装置及检测方法
CN114353867A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 石家庄铁道大学 多功能土体状态监测装置
CN114353867B (zh) * 2021-12-23 2023-09-19 石家庄铁道大学 多功能土体状态监测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206019883U (zh) 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器
CN202305097U (zh) 一种具有温度补偿功能的光纤光栅压力传感器
CN102169026B (zh) 一种采用光纤光栅传感器的消耗性温深剖面测量系统
CN206146584U (zh) 一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器
CN103148894A (zh) 基于光纤布拉格光栅的角度应力传感器
CN204228306U (zh) 双膜片光纤Bragg光栅土压力传感器
CN106353219B (zh) 基于差压法的新型光纤光栅密度传感器
CN104297208A (zh) 基于光子晶体光纤的干涉型光纤传感器
CN203100682U (zh) 灵敏度可调的光纤光栅位移传感器
CN205426410U (zh) 一种反射式fp腔光纤光栅气压温度传感器
US20180172536A1 (en) FIBER OPTIC PRESSURE APPARATUS, METHODS, and APPLICATIONS
CN206583550U (zh) 一种基于花生结构的反射式光纤高温传感器
CN206862524U (zh) 一种基于双芯光纤的双测量传感器
CN107063317A (zh) 一种多芯光纤Bragg光栅曲率传感器的解调方法
CN108759883A (zh) 基于飞秒激光刻写直线波导的光纤线内马赫-曾德干涉仪
CN205655954U (zh) 基于马赫-增德尔干涉的光纤液压传感器
CN203658394U (zh) 一种采用光纤光栅的加速度传感器
CN204461363U (zh) 一种材料表面应变光纤光栅反向差动检测传感器件
CN105890533B (zh) 一种材料表面应变光纤光栅反向差动检测传感器件
CN202033127U (zh) 采用光纤光栅传感器的消耗性温深剖面测量系统
CN106153124A (zh) 一种光纤温压一体传感器
CN107340004A (zh) 一种基于介质超表面的双参数检测系统
CN103048003A (zh) 基于马赫曾德干涉仪耦合的内嵌高阶微环传感器及其制备方法
CN203719653U (zh) 基于光纤布拉格光栅解调的光子晶体光纤倾斜角传感器
CN201945404U (zh) 一种基于3°角倾斜mfbg的温度与折射率同时测量传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170315

Termination date: 20180910