CN206146584U - 一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器。其包括活塞外壁、可承压活塞、充气调节装置、弹性绳索、传输光纤、气体连通管和弹性气囊；活塞外壁与活塞构成密闭气缸；弹性气囊构成密闭气体腔；密闭气缸和密闭气体腔利用气体连通管连接在一起；弹性绳索一端连接在可承压活塞底部，另一端固定在密闭气缸内底部，其上还固定有光纤光栅传感器；充气调节装置连接在密闭气缸左侧壁上；传输光纤一端连接光纤光栅传感器，另一端穿出密闭气缸后连接到光纤光栅解调仪上。与现有技术相比，本实用新型利用气体压强来感应测量液体压力的改变，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

一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体来说，涉及到一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器。

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：

λ_B＝2n_effΛ 式(1)

式(1)中，n_eff为导模的有效折射率，Λ为光纤光栅的周期，n_eff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λ_B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测量精度高、量程可调的基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器。

本实用新型所述的一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，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、弹性绳索104、光纤光栅传感器105、传输光纤106、气体连通管107和弹性气囊108；活塞外壁101与活塞102构成密闭气缸；弹性气囊108构成密闭气体腔；密闭气缸和密闭气体腔利用气体连通管107连接在一起；弹性绳索104呈竖直崩紧状，一端连接在可承压活塞102底部，另一端固定在密闭气缸内底部，其上还固定有光纤光栅传感器105；充气调节装置103连接在密闭气缸左侧壁上；传输光纤106一端连接光纤光栅传感器105，另一端穿出密闭气缸后连接到光纤光栅解调仪上。

本实用新型所述的一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，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气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，所述充气调节装置103由压力计和充气装置构成,能对密闭气缸内和弹性气囊内进行充气，实现整个传感器的量程可调，同时实现该压力传感器传感器的调零。

本实用新型所述的一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，所述密闭气缸和密闭气体腔内的气体相同。

本实用新型所述的一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，所述密闭气缸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：弹性气囊108将浸入处的液体压力转化成弹性气囊内108的气体压力，通过连通管107转化为活塞密闭气体腔的气体压力。活塞102随着腔内气体压力的变化而移动，同时弹性绳索104随着活塞102的运动而产生伸缩，最后引起固定在弹性绳索104上光纤光栅传感器105的反射光波长发生变化。通过充气调节装置103可以向活塞密闭气体腔和弹性气囊中充气，并进行调零；同时可以通过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气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器具有如下特点：利用气体压强来感应测量液体压力的改变，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、弹性绳索-104、光纤光栅传感器-105、传输光纤-106、气体连通管-107、弹性气囊-108。

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

一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器包括活塞外壁、可承压活塞、充气调节装置、弹性绳索、光纤光栅传感器、传输光纤、气体联通管、弹性气囊。弹性气囊浸入液体测量液体压力，随液体压力的大小而产生涨缩。活塞外壁与活塞构成密闭气缸，用连通管与弹性气囊相连，活塞随弹性气囊涨缩而运动。弹性绳索固定在活塞内部，随着活塞的运动可以伸缩。光纤光栅固定在密闭气缸内的弹性绳索上，随着气囊的自由形变而反射光的波长发生变化。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，充气调节装置的接入口、连通装置的接入口密闭，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。活塞采用金属外壳加隔热夹层的结构，活塞与外壁应光滑接触，尽可能自由滑动。充气调节装置由压力计和充气装置构成，可以对密闭气缸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。弹性绳索一端固定在活塞上，另一端固定在密闭气缸的底部，可以随着活塞的运动，自由伸缩。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。气体连通管连接活塞气体腔和弹性气囊，使活塞随弹性气囊的形变而运动。弹性气囊充满于密闭气缸内同样的气体，气囊可调根据所浸入的液体的压力而涨缩。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 (5)

1.一种基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，其特征在于，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)、弹性绳索(104)、光纤光栅传感器(105)、传输光纤(106)、气体连通管(107)和弹性气囊(108)；活塞外壁(101)与活塞(102)构成密闭气缸；弹性气囊(108)构成密闭气体腔；密闭气缸和密闭气体腔利用气体连通管(107)连接在一起；弹性绳索(104)呈竖直崩紧状，一端连接在可承压活塞(102)底部，另一端固定在密闭气缸内底部，其上还固定有光纤光栅传感器(105)；充气调节装置(103)连接在密闭气缸左侧壁上；传输光纤(106)一端连接光纤光栅传感器(105)，另一端穿出密闭气缸后连接到光纤光栅解调仪上。

2.根据权利要求1所述的基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，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所述的基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，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,能对密闭气缸和弹性气囊进行充气，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。

4.根据权利要求1所述的基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，其特征在于，所述密闭气缸和密闭气体腔内的气体相同。

5.根据权利要求1所述的基于气体连通器结构的光纤光栅液体压力传感器，其特征在于，所述密闭气缸的上部端口设有卡子，限制可承压活塞(102)的滑动的最上端。