CN100514014C - 光纤管道液压传感器 - Google Patents

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Abstract

一种光纤管道液压传感器，其特征在于，包括：一支撑筒，该支撑筒为圆筒状结构，其下部有一圆孔，该支撑筒的内壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；一内筒，该内筒安装于支撑筒内部，该内筒的开口一端有一凸缘，该凸缘的外径与支撑筒的内径相同，该内筒的外壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；一第一光纤光栅，该第一光纤光栅的两端分别粘接于支撑筒内壁的两凸台上；一第二光纤光栅，该第二光纤光栅的两端分别粘接于内筒的外壁上的两凸台上，该两光纤光栅的尾纤从支撑筒下部的圆孔中引出，用于连接检测设备。

Description

光纤管道液压传感器
技术领域
本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及一种光纤管道液压传感器。
背景技术
光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面具有明显的优势，在建筑、石油、军事应用领域显得尤为突出。
光纤压强传感器是利用光纤的传光特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应，探测周围环境压强的仪器。它与传统的压强传感器相比，有以下主要优势：压强灵敏度高、不受电磁干扰、重量轻、耐高温、结构小巧、可靠型高，以及兼具信息传感及光信息传输于一身等优点。
鉴于光纤压强传感器的如上技术优势，可满足各发达国家在石油、军事等领域的要求，目前已经在此方面积极展开研究。
在常见的强度调制型、数字式、光纤光栅式光纤压强传感器中，光纤光栅式光纤压强传感器是目前的主要研究方向。
傅海威等人报道了一种光纤光栅压力传感器，是采用在将光纤光栅粘接在圆形膜片上进行增敏的办法，通过圆膜片在周向上的应变来带动光纤光栅产生应变，从而检测压强。这样制作的光纤压强传感器的受到封装工艺的影响比较大；胶层不均匀会使光纤受力不均匀，易产生啁啾；无法对管道的液压进行测量，并且对于温度的变化较为敏感。
因此，如何减小封装难度，可以进行管道液压的测量，同时消除温度敏感是光纤压强传感器研究领域必需解决的重要技术之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤管道液压传感器，以减小光纤压强传感器的封装工艺难度，可以进行管道液压的测量，并进行温度补偿。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一种光纤管道液压传感器，其特征在于，包括：
一支撑筒，该支撑筒为圆筒状结构，其下部有一圆孔，该支撑筒的内壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；
一内筒，该内筒安装于支撑筒内部，该内筒的开口一端有一凸缘，该凸缘的外径与支撑筒的内径相同，该内筒的外壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；
一第一光纤光栅，该第一光纤光栅的两端分别粘接于支撑筒内壁的两凸台上；
一第二光纤光栅，该第二光纤光栅的两端分别粘接于内筒的外壁上的两凸台上，该两光纤光栅的尾纤从支撑筒下部的圆孔中引出，用于连接检测设备。
其中所述的支撑筒的下部进一步可以固定有一圆柱型接头，该圆柱型接头的中间有一小孔，该圆柱型接头的小孔与支撑筒下部的圆孔连通。
其中所述的内筒与支撑筒采用螺纹连接或粘接。
其中所述内筒的上部内壁有螺纹，用于和待测液体管道连接。
其中所述的内筒与支撑筒的材料的热膨胀系数相同。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、工艺简单。通过将光纤光栅粘接于凸台进行压强检测和温度补偿减小了工艺难度，使得工艺一致性易于保证。
2、可靠性高，重复性好。用于检测压强的光纤光栅5粘接于内筒2上的凸台6和7上，避免了对光纤光栅的直接粘接，消除了啁啾效应。
3、方便管道液压测量。可以通过标准螺纹13直接安装于待测液体管道，使用方便。
4、消除了外界温度变化的影响。通过温度补偿光纤光栅9进行了温度补偿，使传感器因外界温度变化引起的偏差被剔除掉。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为本发明提供的光纤管道液压传感器的结构剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的光纤管道液压传感器的结构剖面示意图。该光纤管道液压传感器包括：
一支撑筒10，该支撑筒10为圆筒状结构，其下部有一圆孔11，该支撑筒10的内壁沿轴向粘接有两凸台12、13，用于安装光纤光栅30；
一内筒20，该内筒20安装于支撑筒10内部，该内筒20的开口一端有一凸缘21，该凸缘21的外径与支撑筒10的内径相同，该内筒20的外壁沿轴向粘接有两凸台22、23，用于安装光纤光栅40；
一第一光纤光栅30，该第一光纤光栅30的两端分别粘接于支撑筒10内壁的两凸台12和13上，光纤光栅30位于凸台12和13的中央，光纤光栅30用于进行温度补偿；
一第二光纤光栅40，该第二光纤光栅40的两端分别粘接于内筒20的外壁上的两凸台22和23上，光纤光栅40位于凸台22和23的中央，光纤光栅40感受内筒20在液压作用下的应变；该两光纤光栅30、40的尾纤从支撑筒10下部的圆孔11中引出，用于连接检测设备。
支撑筒10的下部进一步可以固定有一圆柱型接头50，该圆柱型接头50的中间有一小孔51，该圆柱型接头50的小孔51与支撑筒10下部的圆孔11连通，用于引出光纤光栅30、40的尾纤。
所述的内筒20与支撑筒10采用螺纹连接或粘接，使之成为一个整体。
所述内筒20的上部内壁有螺纹24，用于和待测液体管道连接。
为了使内筒20在感受液压时产生尽量均匀的应变，内筒20的侧壁厚度一般远小于凸缘21的厚度和其底端的厚度，其侧壁为敏感元件。
当外界有压强作用于传感器上时，内筒20发生形变而伸长，凸台22与凸台23之间的距离发生改变，带动粘接在其上的光纤光栅40产生拉应变，从而引起光栅反射波长的变化。对于光纤光栅，其反射波长的变化量与所受应变成正比，故通过检测波长的变化量可以得到外界压强的大小。
内筒20与支撑筒10采用热膨胀系数相同的材料制作，当外界的温度发生变化时，由于温度变化引起的光纤光栅反射波长的变化对于传感光纤光栅40和温度补偿光纤光栅30是相同的，故可以通过相减消除温度变化的影响。
同时，可以通过调节内筒20的厚度、半径等几何参数或者弹性模量等材料参数等来调节光纤管道液压传感器的灵敏度。
并且，可以将该光纤管道液压传感器的光纤光栅30和光纤光栅40的尾纤分别与另一光纤管道液压传感器的传感光纤光栅和温度补偿光纤光栅串联起来，进行多点测量。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种光纤管道液压传感器，其特征在于，包括：
一支撑筒，该支撑筒为圆筒状结构，其下部有一圆孔，该支撑筒的内壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；
一内筒，该内筒安装于支撑筒内部，该内筒的开口一端有一凸缘，该凸缘的外径与支撑筒的内径相同，该内筒的外壁沿轴向粘接有两凸台，用于安装光纤光栅；
一第一光纤光栅，该第一光纤光栅的两端分别粘接于支撑筒内壁的两凸台上；
一第二光纤光栅，该第二光纤光栅的两端分别粘接于内筒的外壁上的两凸台上，该两光纤光栅的尾纤从支撑筒下部的圆孔中引出，用于连接检测设备。
2、根据权利要求1所述的光纤管道液压传感器，其特征在于，其中所述的支撑筒的下部进一步固定有一圆柱型接头，该圆柱型接头的中间有一小孔，该圆柱型接头的小孔与支撑筒下部的圆孔连通。
3、根据权利要求1所述的光纤管道液压传感器，其特征在于，其中所述的内筒与支撑筒采用螺纹连接或粘接。
4、根据权利要求1所述的光纤管道液压传感器，其特征在于，其中所述内筒的上部内壁有螺纹，用于和待测液体管道连接。
5、根据权利要求1所述的光纤管道液压传感器，其特征在于，其中所述的内筒与支撑筒的材料的热膨胀系数相同。
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