CN217155654U - 温度自补偿的光纤光栅土压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压力传感器的技术领域，公开了温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，包括壳体组件、沉降组件、压力传感组件、对称置于压力传感组件两侧的两个温度补偿组件和控压组件，所述沉降组件置于壳体组件的内部，所述压力传感组件置于沉降组件的顶部，所述压力传感组件置于沉降组件的中部，两个所述温度补偿组件对称置于壳体组件内壁两侧。本实用新型解决了现有技术中现有的光纤光栅传感器不带有温度补偿功能，传感器的使用寿命较短，并且在传感器使用过程中，不能根据实际情况进行预压力控制可用性较低的等问题。

Description

温度自补偿的光纤光栅土压力传感器

技术领域

本实用新型专利涉及压力传感器的技术领域，具体而言，涉及温度自补偿的光纤光栅土压力传感器。

背景技术

众所周知，光纤光栅传感器技术在数据采集领域中的优势得到广泛的认可。在使用环境上：它与传统的传感器相比较具有很多优势，尤其是在特殊环境下它具有不可替代的明显特性；在测试精度上它提供的参数和准确性，是目前其它类传感器所不能达到的。目前，现有的光纤光栅压力传感器，在实际应用中，都存在如下问题：一是都不带有温度补偿功能，造成应用范围过窄，尤其是不能在高温环境下使用；二是无法保证在高温环境下参数测量的可靠性；三是因结构设计过于简单，造成传感器的使用寿命较短，尤其在温度超过100度时，极易损坏，并且在传感器使用过程中，不能根据实际情况进行预压力控制。

针对于此，本实用新型提出了温度自补偿的光纤光栅土压力传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，旨在解决现有技术中现有的光纤光栅传感器不带有温度补偿功能，传感器的使用寿命较短，并且在传感器使用过程中，不能根据实际情况进行预压力控制可用性较低的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供了温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，包括壳体组件、沉降组件、压力传感组件、对称置于压力传感组件两侧的两个温度补偿组件和控压组件，所述沉降组件置于壳体组件的内部，所述压力传感组件置于沉降组件的顶部，所述压力传感组件置于沉降组件的中部，两个所述温度补偿组件对称置于壳体组件内壁两侧。

所述沉降组件包括驱动元件、沉降组件和回弹元件，所述驱动元件置于沉降组件的一侧，所述驱动元件与沉降组件螺纹传动连接，所述回弹元件置于沉降组件的内部。

包括了沉降组件、压力传感组件、对称置于压力传感组件两侧的两个温度补偿组件和控压组件，在壳体组件内部设置沉降组件承接该压力传感器外部的压力，并配合压力传感组件进行外部压力由抽象化向具体化的转变，提供了两个温度补偿组件辅助压力传感组件进行压力测算，当传感器受外界压力作用时，测压光栅和温补光栅具有不同的压力灵敏度，而两者对压力的响应时间相同。

还提供了控压组件，可以根据实际情况设定预压力，提高该传感器的测量精准度。

所述驱动元件包括驱动电机、驱动螺杆和驱动螺块，所述沉降组件包括沉降套筒、第一沉降伸出端、第二沉降伸出端和沉降支柱，所述驱动电机置于壳体组件的底部，所述驱动螺杆底端与驱动电机转动连接，所述驱动螺杆顶端与沉降支柱顶部转动连接，所述驱动螺块置于沉降套筒的一侧，所述第一沉降伸出端和第二沉降伸出端置于沉降套筒的一侧，所述沉降支柱与沉降套筒中部滑动连接。

沉降组件包括驱动元件、沉降组件和回弹元件，驱动元件为该沉降组件提供驱动力，沉降组件在驱动元件驱动下移动，配合回弹元件将沉降组件进行复位。驱动电机带动驱动螺杆转动，与驱动螺杆螺纹啮合的驱动螺块电动沉降套筒在沉降支柱上滑动，提高了该沉降组件复位的精准性，回弹弹簧通过被压缩后的弹簧回复力，推动回弹滑块滑动

所述回弹元件包括回弹滑块、回弹弹簧和回弹导杆，所述回弹滑块置于沉降套筒内壁一侧，所述回弹导杆置于沉降支柱一侧，所述回弹滑块与回弹导杆滑动连接，所述回弹弹簧置于回弹滑块底部。

所述压力传感组件包括两个压力滑块、两个压力铰杆、压力光纤光栅、保护套筒、两个压力连杆、压力滑杆和压力套筒，所述压力光纤光栅两端分别与两个压力滑块连接，两个所述压力滑块分别与两个压力连杆滑动连接，所述压力铰杆一端与压力滑块铰接，所述压力铰杆另一端与第一沉降伸出端铰接，所述压力套筒置于第一沉降伸出端底部，所述保护套筒固定在壳体组件内部，所述保护套筒置于压力光纤光栅外部，所述压力滑杆置于保护套筒顶部，所述压力滑杆与压力套筒滑动连接。

所述控压组件置于第二沉降伸出端置于顶部，所述控压组件包括控压顶板、控压齿板、控压弹簧、控压齿轮和控压套筒，所述控压套筒置于第二沉降伸出端一端，所述控压齿轮置于控压套筒内部，所述控压齿板与控压套筒滑动连接，所述控压齿板一侧与控压齿轮转动连接，所述控压顶板置于控压齿板顶部，所述控压弹簧两端分别抵靠在控压顶板底部和控压套筒顶部。

所述壳体组件包括机壳、压力板和两个传温板，所述压力板置于控压顶板顶部，所述压力板顶部与机壳顶部滑动连接，两个所述传温板对称置于机壳两侧。

所述温度补偿组件包括温度补偿连杆、温度补偿导热壳体、两个温度补偿滑块、两个温度补偿支杆、温度补偿护套、温感曲板和温度光纤光栅，所述温度补偿滑块与温度补偿连杆滑动连接，两个所述温度补偿支杆对称置于温感曲板两端，所述温度补偿支杆置于温度补偿滑块顶部，两个所述温度补偿滑块对称置于温度光纤光栅两端，所述温度补偿连杆置于温度补偿导热壳体内部。

两个所述温度补偿支杆分别与两个压力连杆连接。

所述温度补偿组件还包括导热竖板，所述导热竖板置于温度补偿导热壳体一侧，所述传温板与导热竖板连接。

两个传温板将温度传递到导热竖板竖板上，导热竖板上的温度影响温感曲板的受热伸展的动作，以此控制温度补偿滑块对温度光纤光栅的拉升，进行实时的温感补偿反馈，提高该传感器的测量精度，

与现有技术相比，本实用新型提供的。

本实用新型包括沉降组件、压力传感组件、对称置于压力传感组件两侧的两个温度补偿组件和控压组件，在壳体组件内部设置沉降组件承接该压力传感器外部的压力，并配合压力传感组件进行外部压力由抽象化向具体化的转变，本实用新型还提供了两个温度补偿组件辅助压力传感组件进行压力测算，当传感器受外界压力作用时，测压光栅和温补光栅具有不同的压力灵敏度，而两者对压力的响应时间相同；当传感器所处环境温度变化时，两个光栅的温度系数不同，而两者同时对温度响应时间也相同。因此，即使传感器处于一个温度快速变化的测压环境中，只要测得两个光栅的波长漂移量，就能解算出外界环境压力和温度的变化量，压力传感组件和温度补偿组件既可以组合使用，也可以单独使用，提高了该传感器的高适用性，此外，本实用新型还提供了控压组件，可以根据实际情况设定预压力，提高该传感器的测量精准度。

沉降组件包括驱动元件、沉降组件和回弹元件，驱动元件为该沉降组件提供驱动力，沉降组件在驱动元件驱动下移动，配合回弹元件将沉降组件进行复位。驱动电机带动驱动螺杆转动，与驱动螺杆螺纹啮合的驱动螺块电动沉降套筒在沉降支柱上滑动，提高了该沉降组件复位的精准性，回弹弹簧通过被压缩后的弹簧回复力，推动回弹滑块滑动。

在沉降组件受压后，沉降套筒在沉降支柱上滑动，第一沉降伸出端随沉降套筒向下移动，两个压力铰杆推动两个压力滑块沿两个压力连杆向远离压力光纤光栅的方向移动，对压力光纤光栅进行拉伸，进而转换为压力信号，保护套筒固定在壳体组件内，对压力光纤光栅进行保护，压力滑杆和压力套筒提高第一沉降伸出端与压力传感组件的滑动配合，提高了该传感器的工作效率和工作稳定性。控压组件通过控制控压齿轮转动，进而控制控压齿板的伸出长度，以此来设置该传感器压力板的初始位置。两个传温板将温度传递到导热竖板竖板上，导热竖板上的温度影响温感曲板的受热伸展的动作，以此控制温度补偿滑块对温度光纤光栅的拉升，进行实时的温感补偿反馈，提高该传感器的测量精度。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图；

图2为图1中A部位的局部放大图；

图3为本实用新型提供的沉降组件的剖视示意图；

图4为图3中B部位的局部放大图；

图5为本实用新型提供的温度补偿组件的结构示意图；

附图标记：

壳体组件1；机壳101；压力板102；传温板103；

沉降组件2；驱动元件201；沉降组件202；回弹元件203；驱动电机204；驱动螺杆205；驱动螺块206；沉降套筒207；第一沉降伸出端208；第二沉降伸出端209；沉降支柱210；回弹滑块211；回弹弹簧212；回弹导杆213；

压力传感组件3；压力滑块301；压力铰杆302；压力光纤光栅303；保护套筒304；压力连杆305；压力滑杆306；压力套筒307；

温度补偿组件4；温度补偿连杆401；温度补偿导热壳体402；温度补偿滑块403；温度补偿支杆404；温度补偿护套405；温感曲板406；温度光纤光栅407；导热竖板408；

控压组件5；控压顶板501；控压齿板502；控压弹簧503；控压齿轮504；控压套筒505。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

众所周知，光纤光栅传感器技术在数据采集领域中的优势得到广泛的认可。在使用环境上：它与传统的传感器相比较具有很多优势，尤其是在特殊环境下它具有不可替代的明显特性；在测试精度上它提供的参数和准确性，是目前其它类传感器所不能达到的。如图1-5所示，本实用新型提供了温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，包括壳体组件1、沉降组件2、压力传感组件3、对称置于压力传感组件3两侧的两个温度补偿组件4和控压组件5，沉降组件2置于壳体组件1的内部，压力传感组件3置于沉降组件2的顶部，压力传感组件3置于沉降组件2的中部，两个温度补偿组件4对称置于壳体组件1内壁两侧。

本实用新型包括沉降组件2、压力传感组件3、对称置于压力传感组件3两侧的两个温度补偿组件4和控压组件5，在壳体组件1内部设置沉降组件2承接该压力传感器外部的压力，并配合压力传感组件3进行外部压力由抽象化向具体化的转变，本实用新型还提供了两个温度补偿组件4辅助压力传感组件3进行压力测算，当传感器受外界压力作用时，测压光栅和温补光栅具有不同的压力灵敏度，而两者对压力的响应时间相同；当传感器所处环境温度变化时，两个光栅的温度系数不同，而两者同时对温度响应时间也相同。因此，即使传感器处于一个温度快速变化的测压环境中，只要测得两个光栅的波长漂移量，就能解算出外界环境压力和温度的变化量，压力传感组件3和温度补偿组件4既可以组合使用，也可以单独使用，提高了该传感器的高适用性，此外，本实用新型还提供了控压组件5，可以根据实际情况设定预压力，提高该传感器的测量精准度。

壳体组件1包括机壳101、压力板102和两个传温板103，压力板102置于控压顶板501顶部，压力板102顶部与机壳101顶部滑动连接，两个传温板103对称置于机壳101两侧。

沉降组件2包括驱动元件201、沉降组件202和回弹元件203，驱动元件201置于沉降组件202的一侧，驱动元件201与沉降组件202螺纹传动连接，回弹元件203置于沉降组件202的内部。

沉降组件2包括驱动元件201、沉降组件202和回弹元件203，驱动元件201为该沉降组件2提供驱动力，沉降组件202在驱动元件201驱动下移动，配合回弹元件203将沉降组件2进行复位。

驱动元件201包括驱动电机204、驱动螺杆205和驱动螺块206，沉降组件202包括沉降套筒207、第一沉降伸出端208、第二沉降伸出端209和沉降支柱210，驱动电机204置于壳体组件1的底部，驱动螺杆205底端与驱动电机204转动连接，驱动螺杆205顶端与沉降支柱210顶部转动连接，驱动螺块206置于沉降套筒207的一侧，第一沉降伸出端208和第二沉降伸出端209置于沉降套筒207的一侧，沉降支柱210与沉降套筒207中部滑动连接。回弹元件203包括回弹滑块211、回弹弹簧212和回弹导杆213，回弹滑块211置于沉降套筒207内壁一侧，回弹导杆213置于沉降支柱210一侧，回弹滑块211与回弹导杆213滑动连接，回弹弹簧212置于回弹滑块211底部。

驱动电机204带动驱动螺杆205转动，与驱动螺杆205螺纹啮合的驱动螺块206电动沉降套筒207在沉降支柱210上滑动，提高了该沉降组件2复位的精准性，回弹弹簧212通过被压缩后的弹簧回复力，推动回弹滑块211滑动。

压力传感组件3包括两个压力滑块301、两个压力铰杆302、压力光纤光栅303、保护套筒304、两个压力连杆305、压力滑杆306和压力套筒307，压力光纤光栅303两端分别与两个压力滑块301连接，两个压力滑块301分别与两个压力连杆305滑动连接，压力铰杆302一端与压力滑块301铰接，压力铰杆302另一端与第一沉降伸出端208铰接，压力套筒307置于第一沉降伸出端208底部，保护套筒304固定在壳体组件1内部，保护套筒304置于压力光纤光栅303外部，压力滑杆306置于保护套筒304顶部，压力滑杆306与压力套筒307滑动连接。

在沉降组件2受压后，沉降套筒207在沉降支柱210上滑动，第一沉降伸出端208随沉降套筒207向下移动，两个压力铰杆302推动两个压力滑块301沿两个压力连杆305向远离压力光纤光栅303的方向移动，对压力光纤光栅303进行拉伸，进而转换为压力信号，保护套筒304固定在壳体组件1内，对压力光纤光栅303进行保护，压力滑杆306和压力套筒307提高第一沉降伸出端208与压力传感组件3的滑动配合，提高了该传感器的工作效率和工作稳定性。

控压组件5置于第二沉降伸出端209置于顶部，控压组件5包括控压顶板501、控压齿板502、控压弹簧503、控压齿轮504和控压套筒505，控压套筒505置于第二沉降伸出端209一端，控压齿轮504置于控压套筒505内部，控压齿板502与控压套筒505滑动连接，控压齿板502一侧与控压齿轮504转动连接，控压顶板501置于控压齿板502顶部，控压弹簧503两端分别抵靠在控压顶板501底部和控压套筒505顶部。

控压组件5通过控制控压齿轮504转动，进而控制控压齿板502的伸出长度，以此来设置该传感器压力板102的初始位置。

温度补偿组件4包括温度补偿连杆401、温度补偿导热壳体402、两个温度补偿滑块403、两个温度补偿支杆404、温度补偿护套405、温感曲板406和温度光纤光栅407，温度补偿滑块403与温度补偿连杆401滑动连接，两个温度补偿支杆404对称置于温感曲板406两端，温度补偿支杆404置于温度补偿滑块403顶部，两个温度补偿滑块403对称置于温度光纤光栅407两端，温度补偿连杆401置于温度补偿导热壳体402内部。两个温度补偿支杆404分别与两个压力连杆305连接。温度补偿组件4还包括导热竖板408，导热竖板408置于温度补偿导热壳体402一侧，传温板103与导热竖板408连接。

两个传温板103将温度传递到导热竖板408竖板上，导热竖板408上的温度影响温感曲板406的受热伸展的动作，以此控制温度补偿滑块403对温度光纤光栅407的拉升，进行实时的温感补偿反馈，提高该传感器的测量精度。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

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 (10)

1.温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，包括壳体组件、沉降组件、压力传感组件、对称置于压力传感组件两侧的两个温度补偿组件和控压组件，其特征在于，所述沉降组件置于壳体组件的内部，所述压力传感组件置于沉降组件的顶部，所述压力传感组件置于沉降组件的中部，两个所述温度补偿组件对称置于壳体组件内壁两侧。

2.根据权利要求1所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述沉降组件包括驱动元件、沉降组件和回弹元件，所述驱动元件置于沉降组件的一侧，所述驱动元件与沉降组件螺纹传动连接，所述回弹元件置于沉降组件的内部。

3.根据权利要求2所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述驱动元件包括驱动电机、驱动螺杆和驱动螺块，所述沉降组件包括沉降套筒、第一沉降伸出端、第二沉降伸出端和沉降支柱，所述驱动电机置于壳体组件的底部，所述驱动螺杆底端与驱动电机转动连接，所述驱动螺杆顶端与沉降支柱顶部转动连接，所述驱动螺块置于沉降套筒的一侧，所述第一沉降伸出端和第二沉降伸出端置于沉降套筒的一侧，所述沉降支柱与沉降套筒中部滑动连接。

4.根据权利要求2所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述回弹元件包括回弹滑块、回弹弹簧和回弹导杆，所述回弹滑块置于沉降套筒内壁一侧，所述回弹导杆置于沉降支柱一侧，所述回弹滑块与回弹导杆滑动连接，所述回弹弹簧置于回弹滑块底部。

5.根据权利要求1所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述压力传感组件包括两个压力滑块、两个压力铰杆、压力光纤光栅、保护套筒、两个压力连杆、压力滑杆和压力套筒，所述压力光纤光栅两端分别与两个压力滑块连接，两个所述压力滑块分别与两个压力连杆滑动连接，所述压力铰杆一端与压力滑块铰接，所述压力铰杆另一端与第一沉降伸出端铰接，所述压力套筒置于第一沉降伸出端底部，所述保护套筒固定在壳体组件内部，所述保护套筒置于压力光纤光栅外部，所述压力滑杆置于保护套筒顶部，所述压力滑杆与压力套筒滑动连接。

6.根据权利要求1所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述控压组件置于第二沉降伸出端置于顶部，所述控压组件包括控压顶板、控压齿板、控压弹簧、控压齿轮和控压套筒，所述控压套筒置于第二沉降伸出端一端，所述控压齿轮置于控压套筒内部，所述控压齿板与控压套筒滑动连接，所述控压齿板一侧与控压齿轮转动连接，所述控压顶板置于控压齿板顶部，所述控压弹簧两端分别抵靠在控压顶板底部和控压套筒顶部。

7.根据权利要求1所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述壳体组件包括机壳、压力板和两个传温板，所述压力板置于控压顶板顶部，所述压力板顶部与机壳顶部滑动连接，两个所述传温板对称置于机壳两侧。

8.根据权利要求7所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述温度补偿组件包括温度补偿连杆、温度补偿导热壳体、两个温度补偿滑块、两个温度补偿支杆、温度补偿护套、温感曲板和温度光纤光栅，所述温度补偿滑块与温度补偿连杆滑动连接，两个所述温度补偿支杆对称置于温感曲板两端，所述温度补偿支杆置于温度补偿滑块顶部，两个所述温度补偿滑块对称置于温度光纤光栅两端，所述温度补偿连杆置于温度补偿导热壳体内部。

9.根据权利要求8所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，两个所述温度补偿支杆分别与两个压力连杆连接。

10.根据权利要求8所述的温度自补偿的光纤光栅土压力传感器，其特征在于，所述温度补偿组件还包括导热竖板，所述导热竖板置于温度补偿导热壳体一侧，所述传温板与导热竖板连接。

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