一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器。其包括活塞外壁、可承壓活塞、充氣調節裝置、彈性氣囊、彈性繩索、光纖光柵傳感器和傳輸光纖；活塞外壁與活塞構成缸狀的密閉氣體外腔；彈性氣囊位于密閉氣體外腔內，形成密閉氣體內腔；彈性繩索水平崩直經過彈性氣囊的中心，其兩端連接在彈性氣囊內壁上；彈性繩索上還設有光纖光柵傳感器；傳輸光纖一端連接光纖光柵傳感器，另一端連接到光纖光柵解調儀上。與現有技術相比，本實用新型專利技術測量的壓力可以是任何方向的，需要利用充氣調節調零；利用氣體壓強來感應測量壓力的改變，測量精度較高；充氣調節裝置的引入可以實現腔內氣體壓力可調，進而實現該傳感器的量程可調。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于傳感器
，具體來說，涉及到一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器。
技術介紹
傳感器作為信息獲取的重要手段，與通信技術和計算機技術共同構成信息技術的三大支柱。傳統的傳感器多采用電量輸出式傳感器進行測量，存在測量精度不高、易受外界干擾而失效(水、電磁輻射)等問題。光纖光柵是20世紀90年代以來國際上新興的一種有著廣泛應用前景的、性能優良的反射濾波無源敏感元件，通過Bragg光柵反射波長的偏移來感應外界微小應變變化而實現對結構在線測量。其基本原理為：光纖光柵傳感器是利用特殊技術在光纖中寫入特殊結構形成的波長調制傳感器。由耦合模理論可知，光纖光柵(FBG)的中心反射波長可表示為：λB＝2neffΛ式(1)式(1)中，neff為導模的有效折射率，Λ為光纖光柵的周期，neff和Λ受到溫度和應變的影響。因此可以通過解調光纖光柵反射波長λB的偏移，對外界物理量的改變進行推算。光纖光柵傳感器具有測試精度高，抗電磁干擾能力強，測量頻帶，易于布設、準分布式測量(陣列式布置)等多種優點，鑒于此，光纖光柵傳感技術已廣泛用于軍事、國防、航天航空、工礦企業、能源、環保、工業控制、醫藥衛生、建筑交通等領。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本技術提出了一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，該壓力傳感器測量精度高、可以測量各個方向上的壓力。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述傳感器包括活塞外壁101、可承壓活塞102、充氣調節裝置103、彈性氣囊104、彈性繩索105、光纖光柵傳感器106和傳輸光纖107；活塞外壁101與活塞102構成缸狀的密閉氣體外腔；彈性氣囊104位于密閉氣體外腔內，形成密閉氣體內腔；彈性繩索105水平崩直經過彈性氣囊104的中心，其兩端連接在彈性氣囊104內壁上；彈性繩索105上還設有光纖光柵傳感器106；傳輸光纖107一端連接光纖光柵傳感器106，另一端連接到光纖光柵解調儀上。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述可承壓活塞102為金屬外殼內設隔熱夾層的結構。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述可承壓活塞102的上部有受力裝置。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述充氣調節裝置103由壓力計和充氣裝置構成,能對密閉氣體外腔和密閉氣體內腔進行充氣，實現整個傳感器的量程可調，同時實現該壓力傳感器傳感器的調零。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述密閉氣體外腔和密閉氣體內腔內的氣體相同。本技術所述的一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述密閉氣體外腔的上部端口設有卡子，限制可承壓活塞102的滑動的最上端。工作原理：活塞外壁101與可承壓的活塞102構成密閉氣體外腔；彈性氣囊104構成密閉氣體內腔。可承壓活塞102的將上表面接收的垂直壓力轉變為密閉氣體外腔的氣壓變化，同時密閉氣體內腔的氣壓發生變化，進而使彈性氣囊104發生形變引起彈性繩索105的伸縮，利用布置在彈性繩索105上的光纖光柵傳感器106可以測量彈性繩索105的變形量，最后利用光纖光柵傳感器106的反射光波長偏移值來推算可承壓活塞102上測量壓力的變化值。通過充氣調節裝置103可以同時向密閉氣體外腔和密閉氣體內腔沖氣，并進行調零，可以增大密閉氣體腔內的氣體壓強，進而改變了該傳感器的量程，測量更大的測量壓力。與現有技術相比，本技術所述的基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器具有如下特點：測量的壓力可以是任何方向的，需要利用充氣調節調零；利用氣體壓強來感應測量壓力的改變，測量精度較高；充氣調節裝置的引入可以實現腔內氣體壓力可調，進而實現該傳感器的量程可調。附圖說明圖1是本技術所述的傳感器示意圖；活塞外壁-101、可承壓活塞-102、充氣調節裝置-103、彈性氣囊-104、彈性繩索-105、光纖光柵傳感器-106、傳輸光纖-107。具體實施方式下面結合具體的實施例對本技術所述的傳感器做進一步說明，但是本技術的保護范圍并不限于此。實施例1一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，包括活塞外壁、可承壓活塞、充氣調節裝置、彈性氣囊、彈性繩索、光纖光柵傳感器、傳輸光纖。所述活塞外壁與可承壓活塞構成密閉的氣體腔，承受外界壓力；彈性氣囊固定在活塞內部，隨著活塞的伸縮可以自由漲大縮?。还饫w光柵固定在彈性氣囊外部的彈性繩索上，隨著氣囊的自由形變產生形變。活塞外壁采用金屬外殼加隔熱內層的結構，活塞接觸部位盡可能光滑，調零裝置的接入口、傳輸光纖的輸出口密閉，防止整個結構失壓?；钊獗诘纳喜慷丝谟锌ㄗ?，限制活塞的滑動的最上端?？沙袎夯钊捎媒饘偻鈿ぜ痈魺釆A層的結構，活塞與外壁的應光滑接觸，盡可能自由滑動?？沙袎夯钊喜坑惺芰ρb置，可以平穩接受來自上部的垂直應力作用。充氣調節裝置由壓力計和充氣裝置構成，可以對活塞腔內和彈性氣囊內進行充氣，實現整個傳感器的量程可調，同時實現該傳感器的調零。彈性氣囊充滿于活塞腔內同樣的氣體，氣囊可調根據氣體壓力自由漲縮。彈性繩索纏繞在彈性氣囊的一個赤道平面上，可以隨著彈性氣囊大小的變化，自由伸縮；該繩索應不影響彈性氣囊的自由形變。光纖光柵傳感器安置在彈性繩索上，隨著彈性繩索的伸縮而產生自由形變，實現光纖光柵反射波長的偏移。傳輸光纖連接光纖光柵傳感器和光纖光柵解調儀，實現光信號的傳輸。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述傳感器包括活塞外壁(101)、可承壓活塞(102)、充氣調節裝置(103)、彈性氣囊(104)、彈性繩索(105)、光纖光柵傳感器(106)和傳輸光纖(107)；活塞外壁(101)與活塞(102)構成缸狀的密閉氣體外腔；彈性氣囊(104)位于密閉氣體外腔內，形成密閉氣體內腔；彈性繩索(105)水平崩直經過彈性氣囊(104)的中心，其兩端連接在彈性氣囊(104)內壁上；彈性繩索(105)上還設有光纖光柵傳感器(106)；傳輸光纖(107)一端連接光纖光柵傳感器(106)，另一端連接到光纖光柵解調儀上。

【技術特征摘要】
1.一種基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，所述傳感器包括活塞外壁(101)、可承壓活塞(102)、充氣調節裝置(103)、彈性氣囊(104)、彈性繩索(105)、光纖光柵傳感器(106)和傳輸光纖(107)；活塞外壁(101)與活塞(102)構成缸狀的密閉氣體外腔；彈性氣囊(104)位于密閉氣體外腔內，形成密閉氣體內腔；彈性繩索(105)水平崩直經過彈性氣囊(104)的中心，其兩端連接在彈性氣囊(104)內壁上；彈性繩索(105)上還設有光纖光柵傳感器(106)；傳輸光纖(107)一端連接光纖光柵傳感器(106)，另一端連接到光纖光柵解調儀上。2.根據權利要求1所述的基于往復式氣動結構的光纖光柵壓力傳感器，其特征在于，所述可承壓活塞(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵利軍，緱龍，賈磊，白磊，周曉旭，張佳鵬，曹桂芳，劉志英，楊瑩，郭曉澎，
申請(專利權)人：山西省交通科學研究院，山西省交通建設工程質量檢測中心有限公司，
類型：新型
國別省市：山西;14