CN111964816B - 用于检测管路压力的光栅压力传感器及具有其的测量*** - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于检测管路压力的光栅传感器，所述光栅压力传感器包括：三通式圆筒，所述三通式圆筒的第一圆筒具有用于连接管路的圆筒入口；设置在所述三通式圆筒的第二圆筒内和第三圆筒内的压力测量光栅和温度补偿光栅；用于封堵第二圆筒和第三圆筒中至少一处的堵头；其中，当所述管路内流体自三通式圆筒的圆筒入口流入三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒时，通过解算所述压力测量光栅和温度补偿光栅的测量值能够获得管路内的压力。本申请所提供的用于检测管路压力的光栅压力传感器相比于现有技术来说，能够提高测量的精度和使用范围，同时能够剔除温度对光栅压力传感器的影响，使得管路压力测量更为精准。
Description
技术领域
本申请属于传感器技术领域，特别涉及一种用于检测管路压力的光栅压力传感器及具有其的测量***。
背景技术
压力管路是指在一定的压力条件下，用于输送流体介质的管状设备。在管路的运输过程中，流体的压力控制引起的液压冲击、温度变化以及人为的破坏等因素使得管路的抗压强度降低，进而导致管路失效，极易造成管路内流体溢出，浪费资源和污染环境。因此，对于流体管路中的压力监测至关重要。
目前管路的压力监测主要是通过电子式压力计，但在高温、高压和腐蚀的情况下，电子式压力计的稳定性和可靠性将存在问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种用于检测管路压力的光栅压力传感器及具有其的测量***，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面，本申请所提供的技术方案是：一种用于检测管路压力的光栅压力传感器，所述光栅压力传感器包括：
三通式圆筒，所述三通式圆筒的第一圆筒具有用于连接管路的圆筒入口；
设置在所述三通式圆筒的第二圆筒内和第三圆筒内的压力测量光栅和温度补偿光栅；
用于封堵第二圆筒和第三圆筒中至少一处的堵头；
其中，当所述管路内流体自三通式圆筒的圆筒入口流入三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒时，通过解算所述压力测量光栅和温度补偿光栅的测量值能够获得管路内的压力。
在本申请一优选方案中，所述压力测量光栅和温度补偿光栅沿着所述三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒的圆周方向固定。
在本申请一优选方案中，所述第二圆筒和第三圆筒的内孔尺寸相同，且所述第二圆筒和第三圆筒的壁厚不同。
在本申请一优选方案中，所述第二圆筒和第三圆筒中厚壁较厚的一侧圆筒与所述堵头通过螺纹连接。
在本申请一优选方案中，与堵头螺纹连接的圆筒内侧周向设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封圈设置在所述堵头与所述圆筒的连接部分。
在本申请一优选方案中，所述三通式圆筒采用弹性材料制成，所述弹性材料包括但不限于铍青铜、铝、不锈钢。
在本申请一优选方案中，所述堵头采用硬质材料制成，所述硬质材料包括但不限于铍青铜、铝、不锈钢等。
在另一反面，本申请提供的技术方案是：一种用于检测管路压力的测量***，所述测量***包括：
如上任一所述的光栅压力传感器；
连接于所述压力测量光栅和温度补偿光栅的调制解调仪，所述调制解调仪用于解析所述压力测量光栅和温度补偿光栅测量的波长值；以及
处理计算机，所述处理计算机连接所述调制解调仪，用于根据测量的波长值获得波长变化，并根据所述波长变化解调出压力测量光栅和温度补偿光栅测量的压力值和温度值。
在本申请一优选方案中，所述调制解调仪与所述压力测量光栅和温度补偿光栅通过光纤连接。
本申请所提供的用于检测管路压力的光栅压力传感器相比于现有技术来说，能够提高测量的精度和使用范围，同时能够剔除温度对光栅压力传感器的影响，使得管路压力测量更为精准。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的光栅压力传感器示意图。
图2为本申请的测量***示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1所示，为了克服现有技术中的问题，本申请提供一种用于检测管路压力的光栅压力传感器，所述光栅压力传感器包括三通式圆筒1、压力测量光栅2、温度补偿光栅3及堵头4。
三通式圆筒1包括第一圆筒11、第二圆筒12和第三圆筒13，在第一圆筒11的上端设置有圆筒入口14，圆筒入口14用于与管路6连通，第二圆筒12和第三圆筒13共线设置，且大致的对称设置在第一圆筒11的两侧。
压力测量光栅2设置在左侧的第二圆筒12内，温度补偿光栅3设置在右侧的第三圆筒12内。
堵头4用于封堵第二圆筒12和第三圆筒13中至少的一处。如图1所示实施中，当第二圆筒12为盲孔、第三圆筒13为开孔时，堵头4用来封堵开孔结构的第三圆筒13。当第二圆筒12和第三圆筒13均为开孔结构时，堵头4则分别用来封堵第二圆筒12的开孔和第三圆筒13的开孔。需要说明的是，当第二圆筒12和第三圆筒13均为盲孔时，堵头4可以省略，但由于工艺所限，压力测量光栅2和温度补偿光栅3需设置在第二圆筒12和第三圆筒13内，且压力测量光栅2和温度补偿光栅3需要引出有测量线缆，因此第二圆筒12和第三圆筒13中需至少设置一处开孔以进行工艺安装。
当管路6内的流体自三通式圆筒的圆筒入口14流入三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒时，压力测量光栅2和温度补偿光栅3可以第二圆筒12和第三圆筒13内的压力和温度进行测量，最后通过解算压力测量光栅2和温度补偿光栅3的测量值即能够获得管路6内的压力。
在本申请中，压力测量光栅2和温度补偿光栅3分别沿着三通式圆筒1环向方向进行固定设置，固定方式可以采用粘接的方式。
在本申请中，第二圆筒12和第三圆筒13均为薄壁式圆筒结构，且第二圆筒12和第三圆筒13的内孔直径相同而壁厚不同。在图1所示实施例中，具有温度补偿光栅3的第三圆筒13的壁厚大于具有压力测量光栅2的第二圆筒12的壁厚。
当管路6与光栅压力传感器的圆筒入口14通过卡套连接起来之后，管路内的流体可以通过圆筒入口14流入到三通式圆筒1的第二圆筒12和第三圆筒13内，并作用在不同壁厚圆筒的内壁上。由于左右两侧的第二圆筒12和第三圆筒13的壁厚不同，两个圆筒的环向方向会发生较大变形。
在本申请的上述实施例中，三通式圆筒1中壁厚较厚的第三圆筒13与堵头4通过螺纹的方式实现连接，以保证流体的流入并作用于第二/第三圆筒的内壁和堵头4的表面。
在本申请中，通过螺纹与堵头4连接的第三圆筒13与堵头4的连接部分加工有密封槽。密封槽内设置密封圈5，可以防止流体沿着右端的第三圆筒13和堵头4之间的缝隙处渗漏出来，保证管路的密封性。
另外，在本申请中，三通式圆筒1选用弹性材料制成，所述弹性材料包括但不限于铍青铜、铝、不锈钢等。通过采用弹性材料制成三通式圆筒1，可以在压力变化的情况下，使第二圆筒12和第三圆筒13的薄壁产生相应的变形。
更进一步的，堵头4选用较硬的材料制成，所述材料包括但不限于铍青铜、铝、不锈钢等。
如图2所示，为了实现光栅压力传感器的测量使用，本申请中还提供了一种测量***，所述测量***包括如上的光栅压力传感器及调制解调仪7、处理计算机8。调制解调仪7通过光纤91连接光栅压力传感器中的压力测量光栅2和温度补偿光栅3，调制解调仪7通过数据线缆92连接至处理计算机8，从而形成整个测量***，可以实现对管路6内的压力进行实时监测与测量。
本申请的光栅压力传感器及测量***的具体操作过程如下：
1)首先将压力测量光栅1和温度补偿光栅2分别粘贴在不同壁厚的圆筒的中间位置，将密封圈5放置于密封槽内，堵头4通过螺纹与圆筒连接；
2)将用于检测管路压力的光栅压力传感器通过卡套连接在管路6上，保证压力管路6与光栅压力传感器之间的密封性；
3)将用于检测管路压力的光栅压力传感器的压力测量光栅2和温度补偿光栅3通过光纤连接到调制解调仪7上，再将调制解调仪7连接在处理计算机8上，通过处理计算机8解调出压力测量光栅和温度补偿光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)的中心波长的漂移量。通过标定及测量压力测量光栅2和温度补偿光栅3的中心波长的漂移量，即能实现对压力的测量。
本申请所提供的光栅压力传感器结构简单、重量轻、体积小、易于使用，可以实现压力实时在线监测。且本申请的光栅压力传感器将光栅粘贴在两个圆筒的环向方向，左端圆筒设计为薄壁以便测量压力，右端圆筒设计为厚壁以便做温度补偿，本申请中的圆筒结构，一方面不但实现了压力实时测量的可行性，同时也满足了测量的高精度和大范围的要求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于检测管路压力的光栅压力传感器，其特征在于，所述光栅压力传感器包括：
三通式圆筒，所述三通式圆筒包括第一圆筒、第二圆筒和第三圆筒，第二圆筒和第三圆筒共线设置且分布在垂直于第二圆筒和第三圆筒的第一圆筒两侧，所述三通式圆筒的第一圆筒具有用于连接管路的圆筒入口，所述第二圆筒和第三圆筒的内孔尺寸相同而壁厚不同；
设置在所述三通式圆筒的第二圆筒内和第三圆筒内的压力测量光栅和温度补偿光栅，所述压力测量光栅和温度补偿光栅分别沿着所述三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒的圆周方向固定；用于封堵第二圆筒和第三圆筒中至少一处的堵头；
其中，当所述管路内流体自三通式圆筒的圆筒入口流入三通式圆筒的第二圆筒和第三圆筒时，通过解算所述压力测量光栅和温度补偿光栅的测量值能够获得管路内的压力。
2.如权利要求1所述的用于检测管路压力的光栅压力传感器，其特征在于，所述第二圆筒和第三圆筒中厚壁较厚的一侧圆筒与所述堵头通过螺纹连接。
3.如权利要求2所述的用于检测管路压力的光栅压力传感器，其特征在于，与堵头螺纹连接的圆筒内侧周向设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封圈设置在所述堵头与所述圆筒的连接部分。
4.如权利要求1所述的用于检测管路压力的光栅压力传感器，其特征在于，所述三通式圆筒采用弹性材料制成，所述弹性材料包括铍青铜、铝、不锈钢。
5.如权利要求1所述的用于检测管路压力的光栅压力传感器，其特征在于，所述堵头采用硬质材料制成，所述硬质材料包括铍青铜、铝、不锈钢。
6.一种用于检测管路压力的测量***，其特征在于，所述测量***包括：
如权利要求1至5任一所述的光栅压力传感器；
连接于所述压力测量光栅和温度补偿光栅的调制解调仪，所述调制解调仪用于解析所述压力测量光栅和温度补偿光栅测量的波长值；以及
处理计算机，所述处理计算机连接所述调制解调仪，用于根据测量的波长值获得波长变化，并根据所述波长变化解调出压力测量光栅和温度补偿光栅测量的压力值和温度值。
7.如权利要求6所述的用于检测管路压力的测量***，其特征在于，所述调制解调仪与所述压力测量光栅和温度补偿光栅通过光纤连接。
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