CN207515950U - 一种杠杆式光纤光栅水压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种杠杆式光纤光栅水压传感器，包括过滤网、自由伸缩管、杠杆、高灵敏轴承、感应光纤光栅、光纤光栅保护管、外接口和外壳，其中杠杆一端与弹性伸缩管连接，另一端与感应光纤光栅连接，感应光纤光栅位于光纤光栅保护管内，杠杆支点位于高灵敏轴承上，外界水压通过弹性伸缩管传给杠杆一端，引起另一端光纤光栅应变变化，实现水压测量。本实用新型采用的自由伸缩管与杠杆一端连接，充水时可以无阻力的与杠杆同步运动。具有光纤光栅传感器灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁辐射、长期稳定性好等优点。

Description

一种杠杆式光纤光栅水压传感器

技术领域

本实用新型是一种杠杆式光纤光栅水压传感器，主要应用水压力监测和工程监测，可广泛应用于矿山、大坝水库的水压力测试和监测等。

背景技术

目前，用于工程水压监测的传感器按其工作原理分类，主要包括电阻应变式、振弦式和光纤光栅式等。电阻应变式水压传感器是依靠电阻应变片在水压的作用下而产生机械形变，其电阻值发生变化这一电阻应变效应而制作的，对于静态和动态水压都能够进行测量，它的缺点是对温度比较敏感、长期稳定性差、输出信号较弱和对于大应变有较大的非线性等。

振弦式水压传感器它是利用钢弦在不同张力作用下，具有不同的固定频率这一原理实现力的检测，采用频率作为传输信号，一般情况下该类传感器体积较大，且存在精度低、响应速度慢等缺点。

本实用新型水压传感器是采用光纤光栅作为敏感元件。光纤光栅是一种性能优良的应变传感元件。无论是在技术成熟度上，还是在成本上均已取得了实质性的进展。光纤光栅本身具有灵敏度高、体积小、耐腐蚀、抗电磁辐射、长期稳定性好、光路可弯曲、便于实现远距离测量等优点，适用于长期的监测，而且多个光纤光栅组成的传感系统，多路传输，便于与计算机连接，可实现准分布式测量。

发明内容

本实用新型专利发明了一种杠杆式光纤光栅水压传感器，具有光纤光栅传感器灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁辐射、长期稳定性好等优点。

本实用新型具体方案如下：包括过滤网、自由伸缩管、杠杆、高灵敏轴承、感应光纤光栅、光纤光栅保护管、外接口和外壳，其中核心部分为杠杆，杠杆一端与自由伸缩管连接，水可以通过过滤网进入自由伸缩管，作用于杠杆一端产生压力；杠杆另一端与感应光纤光栅连接，感应光纤光栅位于光纤光栅保护管内，杠杆支点位于高灵敏轴承上。

本实用新型采用的自由伸缩管与杠杆一端连接，充水时可以无阻力的与杠杆同步运动。

本实用新型的感应光纤光栅均是经预张拉的，可提高测量的精确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步说明。

附图1：本实用新型的正视图。

附图2：本实用新型的侧视图。

具体实施方式

参见附图1，一种杠杆式光纤光栅水压传感器，包括外壳1、过滤网3、杠杆4、高灵敏轴承5。

参见附图2，一种杠杆式光纤光栅水压传感器，包括外壳1、自由伸缩管2、过滤网3、杠杆4、高灵敏轴承5、光纤光栅保护管6、感应光纤光栅7和外接口。

当水通过过滤网注入自由伸缩管后，会对杠杆一端产生压力，会打破原有的杠杆两端的平衡，由于自由伸缩管可以无阻力的与杠杆同步运动，因此杠杆会绕高灵敏轴承转动，设本段杠杆长为，产生力矩为；杠杆另一端与感应光纤光栅连接，杠杆的转动会拉动光纤光栅，产生拉力，设本段杠杆长为，产生力矩为，最终杠杆达到平衡状态：。对于光纤光栅，有下式：

式中为感应光纤光栅的弹性模型，为感应光纤光栅的横截面积，为应变。

由于得到感应光纤光栅应变，光纤光栅应力的改变会引起应变的改变，从而引起光纤光栅内部信号的改变，即光的波长的改变，可以建立波长与应变的函数关系：

通过外接设备可以获得此时的水压。

Claims (5)

1.一种杠杆式光纤光栅水压传感器，其特征在于，包括：过滤网、自由伸缩管、杠杆、高灵敏轴承、感应光纤光栅、光纤光栅保护管、外接口和外壳，其中杠杆一端与弹性伸缩管连接，另一端与感应光纤光栅连接，感应光纤光栅位于光纤光栅保护管内，杠杆支点位于高灵敏轴承上，外界水压通过弹性伸缩管传给杠杆一端，引起另一端光纤光栅应变变化，实现水压测量。

2.根据权利要求1所述的杠杆式光纤光栅水压传感器，其特征在于：自由伸缩管与杠杆一端连接，充水后对杠杆产生压力，可无阻力自由伸缩，与杠杆同步运动。

3.根据权利要求1所述的杠杆式光纤光栅水压传感器，其特性在于：感应光纤光栅位于光纤光栅保护管内，光纤光栅保护管与杠杆和感应光纤光栅连接处有一定间隙，确保感应光纤光栅在量程范围内工作。

4.根据权利要求1所述的杠杆式光纤光栅水压传感器，其特征在于：杠杆支点采用高灵敏轴承，转动灵敏，轴承固定于外壳。

5.根据权利要求1所述的杠杆式光纤光栅水压传感器，其特征在于：感应光纤光栅经过预张拉。