CN211347202U - 一种光纤光栅压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅压力传感器，包括壳体，所述壳体内设置有压力腔，所述压力腔上设置有第一弹性膜片，所述压力腔的右端口设置有大气连通口，所述大气连通口的上端且在所述壳体的外表面设置有堵头，所述堵头内设置有第一光纤光栅，所述第一光纤光栅的另一端设置有第一玻璃毛细管，所述第一玻璃毛细管的左端设置有第二玻璃毛细管，所述第二玻璃毛细管的下端设置有第三玻璃毛细管，所述第三玻璃毛细管的右端设置有第二光纤光栅，所述第一光纤光栅的上端、所述第二光纤光栅的下端且在所述壳体的外表面上下端均设置有感压壳体。本实用新型结构设计合理，有效提升光纤光栅压力传感器的测量精度，提高其可靠性，应用广泛，效果佳。

Description

一种光纤光栅压力传感器

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体为一种光纤光栅压力传感器。

背景技术

光纤光栅压力传感器是广泛应用于桥梁、水坝、水文、隧道、化工、气象、边坡、油井等进行实验检测或监测的常用传感元件，当前大部分光纤光栅压力传感器的工作原理为将一个施加了预拉伸的光纤光栅与一弹性膜片相连，当环境压力发生变化的时候，引起弹性膜片中心挠度的变化，进而传导至光纤光栅上，使光纤光栅收缩，释放预拉力，引起光纤光栅中心波长的漂移，以此来监测环境压力。

但是，现有的光纤光栅压力传感器的封装结构中，弹性膜片直接与壳体刚性连接，壳体的受力也会干扰到光纤光栅的测压，从而影响测量精度。另外，现有产品中弹性膜片一侧的压力腔没有与大气连通，不能有效消除传感器内部残余气体压力或外部大气压力变化的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤光栅压力传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光纤光栅压力传感器，包括壳体，所述壳体内设置有压力腔，所述压力腔上设置有第一弹性膜片，所述压力腔的右端口设置有大气连通口，且所述大气连通口连通所述压力腔和大气，所述大气连通口的上端且在所述壳体的外表面设置有堵头，所述堵头内设置有第一光纤光栅，所述第一光纤光栅的另一端设置有第一玻璃毛细管，所述第一玻璃毛细管的左端设置有第二玻璃毛细管，且所述第二玻璃毛细管的右端通过弹簧与所述第一弹性膜片连接，所述第二玻璃毛细管的下端设置有第三玻璃毛细管，所述第三玻璃毛细管的右端设置有第二光纤光栅，所述第二光纤光栅的右端设置有固定座，且所述固定座的右端固定连接在所述壳体的内部侧壁，所述第一光纤光栅的上端、所述第二光纤光栅的下端且在所述壳体的外表面上下端均设置有感压壳体，且所述感压壳体贯穿所述壳体并延伸至所述壳体的内部。

优选的，所述感压壳体中设置有第二弹性膜片，所述第二弹性膜片和所述感压壳体为一体性结构。

优选的，所述第二光纤光栅的右端通过螺纹装配，且使用密封胶密封。

优选的，所述第一玻璃毛细管与所述第一光纤光栅的连接处用密封胶密封固定，所述第三玻璃毛细管与第二光纤光栅的连接处使用密封胶密封固定，所述第一玻璃毛细管、所述第二玻璃毛细管以及所述第三玻璃毛细管之间通过胶粘方式固定连接。

优选的，所述堵头内设置有通孔，且所述通孔内设置有密封圈。

优选的，所述壳体的材料可以是不锈钢或其他合金材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在壳体内设计安装的压力腔与大气通过大气连通口连通，可以有效消除传感器内部残余气体压力或外部大气压力变化的影响，具有一定的实用性和参考价值；

2、本实用新型同时设计在壳体上下两端的感压壳体，可以直接通过感压壳体上设置的第二弹性膜片与第一光纤光栅、第二光纤光栅直接接触，隔绝壳体的压力对光纤光栅测压的影响，另外可以取第一光纤光栅与第二光纤光栅读数的平均值，减小测量误差，进而提高测压的准确度，同时使得光纤光栅传感器的应用范围更加广泛，适用于各种复杂环境中，整体结构简单，设计合理，实用性强，具有使用效果好等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种光纤光栅压力传感器整体结构示意图；

图2为本实用新型一种光纤光栅压力传感器图1中A处放大结构示意图；

图3为本实用新型一种光纤光栅压力传感器图1中B处放大结构示意图。

图中：1、壳体；2、压力腔；3、第一弹性膜片；4、大气连通口；5、堵头；6、第一光纤光栅；7、第一玻璃毛细管；8、第二玻璃毛细管；9、第三玻璃毛细管；10、第二光纤光栅；11、固定座；12、感压壳体；13、第二弹性膜片；14、通孔；15、密封圈；16、弹簧。

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做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。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种光纤光栅压力传感器，包括壳体1，壳体1内安装压力腔2，压力腔2上使用第一弹性膜片3，压力腔2的右端口开孔设有大气连通口4，且大气连通口4连通压力腔2和大气，大气连通口4的上端且在壳体1的外表面开槽安装堵头5，堵头5内安装第一光纤光栅6，第一光纤光栅6的另一端通过胶粘固定连接第一玻璃毛细管7，第一玻璃毛细管7的左端通过胶粘固定连接第二玻璃毛细管8，第二玻璃毛细管8的右端通过弹簧16与第一弹性膜片3连接，第二玻璃毛细管8的下端通过胶粘固定连接第三玻璃毛细管9，第三玻璃毛细管9的右端通过胶粘固定连接第二光纤光栅10，第二光纤光栅10的右端通过螺纹固定连接固定座11，且固定座11的右端通过焊接固定安装在壳体1的内部侧壁，第一光纤光栅6 的上端、第二光纤光栅10的下端且在壳体1的外表面上下端均安装感压壳体 12，且感压壳体12贯穿壳体1并延伸至壳体1的内部。

感压壳体12的下端使用第二弹性膜片13，第二弹性膜片13和感压壳体12为一体性结构，这样可以直接接触第一光纤光栅6，第二光纤光栅10，弹性膜片的变化可以直接传递给光纤光栅，测量准确，同时解决了密封问题；第二光纤光栅10的右端通过螺纹装配，且使用密封胶密封，这样利于固定第二光纤光栅10；第一玻璃毛细管7与第一光纤光栅6的连接处用密封胶密封固定，第三玻璃毛细管9与第二光纤光栅10的连接处使用密封胶密封固定，第一玻璃毛细管7、第二玻璃毛细管8以及第三玻璃毛细管9之间通过胶粘方式固定连接，这样使光纤光栅完全密封，利于延长第一光纤光栅6和第二光纤光栅10的使用寿命；堵头5内设置有通孔14，且通孔14内设置有密封圈 15，有效地解决密封问题；壳体1的材料可以是不锈钢或其他合金材料，适应各种使用环境，延长壳体1的使用寿命。

工作原理：该实用新型在使用时，初始状态，第一光纤光栅6、第二光纤光栅10在第一玻璃毛细管7、第二玻璃毛细管8以及第三玻璃毛细管9内处于自然伸直状态，当环境压力增加或者流体进入压力腔2时，会引起压力腔2 上的第一弹性膜片3发生形变，进而传导到第一光纤光栅6和第二光纤光栅 10，由于第一玻璃毛细管7与第一光纤光栅6以及第三玻璃毛细管9与第二光纤光栅10之间是固定连接，导致光纤光栅发生压缩，中心波长也随之发生变化；另外，外界行为引起感压壳体12发生变化，感压壳体12上的第二弹性膜片13同样会发生形变，引起光纤光栅发生位移变化，进而取得第一光纤光栅6和第二光纤光栅10的数据平均值，得出测量结果，该装置整体设计合理，省时省力，具有操作简单、使用方便、使用效果佳等优点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种光纤光栅压力传感器，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内设置有压力腔(2)，所述压力腔(2)上设置有第一弹性膜片(3)，所述压力腔(2)的右端口设置有大气连通口(4)，且所述大气连通口(4)连通所述压力腔(2)和大气，所述大气连通口(4)的上端且在所述壳体(1)的外表面设置有堵头(5)，所述堵头(5)内设置有第一光纤光栅(6)，所述第一光纤光栅(6)的另一端设置有第一玻璃毛细管(7)，所述第一玻璃毛细管(7)的左端设置有第二玻璃毛细管(8)，且所述第二玻璃毛细管(8)的右端通过弹簧(16)与所述第一弹性膜片(3)连接，所述第二玻璃毛细管(8)的下端设置有第三玻璃毛细管(9)，所述第三玻璃毛细管(9)的右端设置有第二光纤光栅(10)，所述第二光纤光栅(10)的右端设置有固定座(11)，且所述固定座(11)的右端固定连接在所述壳体(1)的内部侧壁，所述第一光纤光栅(6)的上端、所述第二光纤光栅(10)的下端且在所述壳体(1)的外表面上下端均设置有感压壳体(12)，且所述感压壳体(12)贯穿所述壳体(1)并延伸至所述壳体(1)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述感压壳体(12)中设置有第二弹性膜片(13)，所述第二弹性膜片(13)和所述感压壳体(12)为一体性结构。

3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述第二光纤光栅(10)的右端通过螺纹装配，且使用密封胶密封。

4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述第一玻璃毛细管(7)与所述第一光纤光栅(6)的连接处用密封胶密封固定，所述第三玻璃毛细管(9)与第二光纤光栅(10)的连接处使用密封胶密封固定，所述第一玻璃毛细管(7)、所述第二玻璃毛细管(8)以及所述第三玻璃毛细管(9)之间通过胶粘方式固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述堵头(5)内设置有通孔(14)，且所述通孔(14)内设置有密封圈(15)。

6.根据权利要求1所述的一种光纤光栅压力传感器，其特征在于：所述壳体(1)的材料可以是不锈钢或其他合金材料。

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