CN216284071U - 基于fbg应变式传感器的压力监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于FBG应变式传感器的压力监测装置，属于光纤压力传感器技术领域，包括装置主体，装置主体内部自上而下设有多个液体室，液体室的底部连通有输液管，液体室的顶部连通有排液管，输液管和排液管分别延伸至装置主体的外部，液体室的底部安装有FBG应变片，装置主体上开设有导线管，导线管内穿设有连接FBG应变片的连接导线。本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，利用FBG应变片被挤压而产生的波长变化，检测待检测物质的压力值，其灵敏度更高，能够适用于不同地区不同物质压力的测量，避免了因人为误差或环境差异导致的数据错误。

Description

基于FBG应变式传感器的压力监测装置

技术领域

本实用新型属于光纤压力传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种基于 FBG应变式传感器的压力监测装置。

背景技术

光纤压力传感技术是工程监测技术中的关键技术之一。光纤压力传感器利用光学原理和光纤技术，将感知的被测信号转换为可传输并测量的输出信号。在光纤压力传感器结构功能中，光纤即是传感敏感元件也是传输信号介质，作为传感敏感元件其具有测量灵敏度高和性能稳定等特点；作为传输信号介质其具有不受电磁干扰和信号损失量小等特点，因此，光纤压力传感器在工程监测领域的应用尤其重要及广泛。

光纤光栅压力传感器是利用在光纤纤芯中引起折射率的周期性变化而形成的。光纤光栅中折射率分布的周期性结构，能够反射特定波长的光波，从而形成光纤光栅的反射谱。反射波长与温度和光栅所受应变有关，因此光纤光栅可以用来测量应变和温度的变化，以及由其它物理量导致的应变和温度变化。

在光纤光栅压力传感器应用时，通常将光纤光栅嵌入在弹性体中，同时进行保护封装。反射光的波长对温度和应变非常敏感，当弹性体的表面受到压力时，弹性体本身就会产生应变，这个应变再由光纤光栅感知应变变化，光纤光栅与弹性体一起发生应变，导致光纤光栅反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的度量来实现对温度和应变的感测。

现在有的光纤光栅压力传感器，往往只能实现同一区域同一物质的压力检测，难以实现多深度多方位测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FBG应变式传感器的压力监测装置，旨在解决现有的光纤光栅压力传感器只能实现同一区域同一物质的压力检测，难以实现多深度多方位测量的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于FBG应变式传感器的压力监测装置，包括装置主体，所述装置主体内部自上而下设有多个液体室，所述液体室的底部连通有输液管，所述液体室的顶部连通有排液管，所述输液管和所述排液管分别延伸至所述装置主体的外部，所述液体室的底部安装有FBG应变片，所述装置主体上开设有导线管，所述导线管内穿设有连接所述FBG应变片的连接导线。

在一种可能的实现方式中，所述装置主体内部安装有FBG温度补偿片，所述FBG温度补偿片与所述连接导线电连接。

在一种可能的实现方式中，所述装置主体内部开设有中间槽，所述FBG温度补偿片安装于所述中间槽，所述导线管连通所述中间槽，以使连接导线连接所述FBG温度补偿片。

在一种可能的实现方式中，所述装置主体为圆柱结构，多个所述液体室自上而下间隔开设于所述装置主体的内部，所述装置主体的顶部设有排液孔、输液孔和导线孔，所述排液孔与所述排液管连接，所述输液孔与所述输液管连接，所述导线孔与所述导线管连接。

在一种可能的实现方式中，所述液体室的底部安装腔室，所述安装腔室的顶部开设有用于安装所述FBG应变片的安装槽，所述安装腔室上设有用于连通所述导线管的连接孔，所述连接导线自所述导线管贯穿所述连接孔以连接所述 FBG应变片。

在一种可能的实现方式中，所述安装槽和安装腔室均为圆形截面，且安装槽内径大于所述安装腔室的内径。

在一种可能的实现方式中，所述液体室的上端面为锥形面，且自中部向四周向下倾斜，所述排液管设于所述锥形面的中部。

本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置的有益效果在于：与现有技术相比，通过输液管向对应连通的液体室内灌入液体，液体自上而下依次灌满多个液体室，并通过排液管排出液体，以确定对应的液体室已被灌满，从而将多个液体室内的气体完全排出，通过与数据分析装置连接的连接导线穿入导线管以连接FBG应变片。之后将装置本体置于待检测物质中，通过液体室内的液体传导压力值至FBG应变片，FBG应变片被挤压而发生波长变化，借助外部连接的数据分析装置，进而计算出周围待检测物质的压力值。本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，利用FBG应变片被挤压而产生的波长变化，检测待检测物质的压力值，其灵敏度更高，能够适用于不同地区不同物质压力的测量，避免了因人为误差或环境差异导致的数据错误。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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为本实用新型实施例提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置的立体图；

图2为本实用新型实施例提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置的侧视图；

图4为图2沿A-A的剖视图；

图5为图3沿B-B的剖视图；

图6为图4中的C处的局部放大图；

图7为图4中的D处的局部放大图；

图8为图5中的E处的局部放大图。

附图标记说明：

1、装置主体；2、液体室；3、输液管；4、排液管；5、安装腔室；6、连接孔；7、安装槽；8、FBG应变片；9、导线管；10、中间槽；11、FBG温度补偿片；12、排液孔；13、输液孔；14、导线孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图5，现对本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置进行说明。基于FBG应变式传感器的压力监测装置具体包括装置主体 1，装置主体1内部自上而下设有多个液体室2，液体室2的底部连通有输液管 3，液体室2的顶部连通有排液管4，输液管3和排液管4分别延伸至装置主体 1的外部，液体室2的底部安装有FBG应变片8，装置主体1上开设有导线管 9，导线管9内穿设有连接FBG应变片8的连接导线(图出未标出)。

本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，与现有技术相比，通过输液管3向对应连通的液体室2内灌入液体，液体自上而下依次灌满多个液体室2，并通过排液管4排出液体，以确定对应的液体室2已被灌满，从而将多个液体室2内的气体完全排出，通过与数据分析装置连接的连接导线穿入导线管9，以连接FBG应变片8。之后将装置本体置于待检测物质中，通过液体室2内的液体传导压力值至FBG应变片8，FBG应变片8被挤压而发生波长变化，借助外部连接的数据分析装置，进而计算出周围待检测物质的压力值。本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，利用FBG应变片8被挤压而产生的波长变化，检测待检测物质的压力值，其灵敏度更高，能够适用于不同地区不同物质压力的测量，避免了因人为误差或环境差异导致的数据错误。

本装置为单向的注液方式，因此无需拆卸结构，即可方便实现液体室2的输液、排液、换液操作和良好的密闭作用，以提高测量效率和测量准确度。

请参阅图4和图7，装置主体1内部开设有中间槽10，FBG温度补偿片11 安装于中间槽10，导线管9连通中间槽10，以使连接导线连接FBG温度补偿片11。

具体的，FBG温度补偿片11能够检测周围物质的温度值，并将温度值反馈至数据分析装置。FBG温度补偿片11消除本装置测量压力值的温度误差同时，可以对外界物质进行温度测量，实现装置多功能特性。

请参阅图1至图5，装置主体1为圆柱结构，能够保证受力均匀，不会造成应力集中现象，确保装置的使用寿命，此外，装置主体1可采用不锈钢材质。

具体的，液体室2的数量为四个，间隔开设在圆柱形装置基体的内部，装置基体的顶部设有四个排液孔12，分别连通四个液体室2；输液孔13为一个，连通向下延伸的输液管3，输液管3通过输液分管分别连通四个液体室2的底部，自下而上依次向四个液体室2内灌入液体。导线孔14的数量为两个，连通向下延伸的两个导线管9，在导线孔14内穿入导线，经过对应的两个导线管9 后，同时连接FBG应变片8和FBG温度补偿片11，以使上述二者能够为外置的数据分析装置实现电连接。

请参照图4和图5，多个液体室2整体呈圆柱腔室，其顶部具备锥形面，锥形面的中部尖端高于四周，其中，排液管4连通在锥形面的尖端，能够保证液体室2内的液体在完全充满状态下，才会从排液管4排出。

优选的，请参照图6和图8，液体室2的底部设有连通的安装腔室5，安装腔室5的顶部开设有安装槽7，安装FBG应变片8安装在该安装槽7内。其中，安装槽7和安装腔室5均为圆形截面，且安装槽7内径大于安装腔室5的内径，在安装FBG应变片8时，采用的FBG应变片8的外径大于安装腔室5的内径，可利用FBG应变片8封闭液体室2和安装腔室5。在安装腔室5的两侧分别对称开设有连接孔6，以供通过导线管9的导线进入到安装腔室5，与上部的FBG 应变片8进行电连接。

本实用新型提供的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，具有防水性能好、寿命长和抗磁干扰性好等优点，适用于长期监测,并且也可应用于受磁场影响区域或液体环境。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，包括装置主体(1)，所述装置主体(1)内部自上而下设有多个液体室(2)，所述液体室(2)的底部连通有输液管(3)，所述液体室(2)的顶部连通有排液管(4)，所述输液管(3)和所述排液管(4)分别延伸至所述装置主体(1)的外部，所述液体室(2)的底部安装有FBG应变片(8)，所述装置主体(1)上开设有导线管(9)，所述导线管(9)内穿设有连接所述FBG应变片(8)的连接导线。

2.如权利要求1所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述装置主体(1)内部安装有FBG温度补偿片(11)，所述FBG温度补偿片(11)与所述连接导线电连接。

3.如权利要求2所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述装置主体(1)内部开设有中间槽(10)，所述FBG温度补偿片(11)安装于所述中间槽(10)，所述导线管(9)连通所述中间槽(10)，以使连接导线连接所述FBG温度补偿片(11)。

4.如权利要求1所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述装置主体(1)为圆柱结构，多个所述液体室(2)自上而下间隔开设于所述装置主体(1)的内部，所述装置主体(1)的顶部设有排液孔(12)、输液孔(13)和导线孔(14)，所述排液孔(12)与所述排液管(4)连接，所述输液孔(13)与所述输液管(3)连接，所述导线孔(14)与所述导线管(9)连接。

5.如权利要求1所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述液体室(2)的底部安装腔室(5)，所述安装腔室(5)的顶部开设有用于安装所述FBG应变片(8)的安装槽(7)，所述安装腔室(5)上设有用于连通所述导线管(9)的连接孔(6)，所述连接导线自所述导线管(9)贯穿所述连接孔(6)以连接所述FBG应变片(8)。

6.如权利要求5所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述安装槽(7)和安装腔室(5)均为圆形截面，且安装槽(7)内径大于所述安装腔室(5)的内径。

7.如权利要求1所述的基于FBG应变式传感器的压力监测装置，其特征在于，所述液体室(2)的上端面为锥形面，且自中部向四周向下倾斜，所述排液管(4)设于所述锥形面的中部。

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