CN209745472U - 一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，包括阀体、连接头、至少两个密封筒、至少一个压块和至少一个螺套。阀体内部具有液体流道，阀体上设有至少两个半通孔，半通孔的第一端与液体流道连通，半通孔的第二端延伸至阀体的表面且为螺纹孔口。连接头固定于液体流道的第一端，密封筒具有腔体且为贯通结构。密封筒的第一端与螺纹孔口螺纹连接，腔体通过螺孔与半通孔连通。压块具有供光缆穿过的通道，压块和螺套的侧壁沿母线方向开有条形缺口，螺套用以和密封筒的第二端螺纹连接。本实用新型结构紧凑、加工制造简单、使用方便，在不影响标定精度的同时，可以大幅提升光纤压力传感器的标定效率，降低工时消耗和劳动强度。

Description

一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块

技术领域

本实用新型涉及压力传感器标定装置技术领域，特别是涉及一种可同时标定多个光纤压力传感器的压力转接模块。

背景技术

压力传感器广泛应用于海洋观测、监测的各个技术领域。压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的信号的器件或装置。目前常用的压力传感器多为电子压力传感器，根据测量原理的不同可分为压阻式压力传感器、压电式压力传感器等。随着光纤传感技术的快速发展，各种使用于海洋观测、监测的光纤压力传感器也应运而生。

光纤压力传感器是一种将海水压力转变为可测的光信号的传感器。光纤压力传感器一般主要由感压元件、光缆、FC接头等组成。光缆的一端与感压元件连接，另一端与FC接头连接。光纤压力传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光缆送入感压元件，在感压元件内与外界压力的相互作用下，光束的波长发生变化，成为可被调制的光信号，再经过光缆送回，经解调仪解调后获得被测压力参数。与电子压力传感器相比，光纤压力传感器具有很多优点：抗电磁和抗原子辐射的抗干扰性能；直径细、质地柔软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等。

光纤压力传感器在出厂前必须经过标定，标定过程一般遵循如下步骤进行：将感压元件通过转接工装与压力标定设备连接，FC接头与解调仪连接。从0MPa开始，记录压力标定设备的表征压力值和光纤压力传感器的波长数据；然后，逐渐给压力标定设备升压，每增加1MPa暂停升压，记录表征压力值和波长数据；直到升压至光纤压力传感器指标量程规定的压力值，停止升压。然后以1MPa的间隔降压，直至0MPa，继续依次记录表征压力值和波长数据。将升压/降压过程中记录的压力值和对应波长数据分别进行曲线拟合，获得光纤压力传感器的标定系数。再将标定系数和降压/升压过程中记录的波长数据，代入标定公式，获得光纤压力传感器测得的压力值，与压力标定设备的表征压力值对比后，获得光纤压力传感器标定误差。

光纤压力传感器的光缆的长度主要由光纤压力传感器的应用环境距离解调仪的距离决定。光纤压力传感器在标定后，其光缆一般不再延长或截短，这是因为不论光缆延长或截短，都需要对光缆进行熔接，光缆熔接会产生光信号衰减的现象，影响测量精度；另外，光缆熔接后还需要对熔接点进行受力和密封保护，从而增加光缆破断和被海水腐蚀的风险。因此在标定时，光纤压力传感器的光纤尾缆最长可达几百米甚至上千米。

根据密封形式的不同，常见的高精度光纤压力传感器的结构形式有柱面密封型和端面密封两种。柱面密封型光纤压力传感器外形为圆柱形，在圆柱外部开有密封圈沟槽，用于安装O型圈。端面密封型光纤压力传感器的端部有紧固螺纹，在紧固螺纹与传感器连接处装有密封垫。

由于光纤压力传感器与传统压力传感器在结构形式和测量原理上存在上述差异，因此常见的用于压力传感器标定的转接头无法适应光纤压力传感器的标定需求。另外，在光纤压力传感器批量生产时，需要开展大批量光纤压力传感器的标定工作，如果仍然采用一台压力标定设备一次只标定一个光纤压力传感器的方法，就会有工作量大、劳动强度高、设备利用率低等问题。因此，非常有必要开发一种可以同时标定多个光纤压力传感器的压力转接模块，从而提高光纤压力传感器的标定效率，降低工时消耗和劳动强度。而且，为适应不同结构形式的光纤压力传感器的标定要求，压力转接模块应具有一定的通用性，能够兼容以上两种结构形式的光纤压力传感器。

由于压力标定设备所用压力介质与压力转接模块内部管路之间存在摩擦，会产生一定的压力损耗，从而影响标定精度。影响压力损耗的主要因素包括：管路粗糙度和长度。其中，管路长度主要由压力转接模块上预留的传感器安装接口的数量决定。安装接口的数量增多，管路长度越长，压力损耗也就越大，标定精度越低，因此压力转接模块上预留的传感器安装接口的数量不宜过多。

但是，对于测量精度指标要求较低的光纤压力传感器，压力转接模块带来的压力损耗，对传感器的标定结果影响较小。在管路粗糙度已经确定的条件下，可以适当增加预留的传感器安装接口，提升标定效率。

因此，为适应不同精度的光纤压力传感器的标定要求，提高压力转接模块的加工精度且降低加工难度，压力转接模块应具有一定的可拓展性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于多个光纤压力传感器同时标定的压力转接模块，用以解决在标定大批量光纤压力传感器时，现有压力传感器标定用转接头无法满足需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型公开了一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，包括：

阀体，所述阀体内部具有液体流道，所述液体流道的第一端延伸至所述阀体的表面，所述阀体上设有至少两个半通孔，所述半通孔的第一端与所述液体流道连通，所述半通孔的第二端延伸至所述阀体的表面且为螺纹孔口；

连接头，所述连接头固定于所述液体流道的第一端，所述连接头用以和压力标定设备的输出管接头密封连接，使所述液体流道与压力标定设备的输出管连通；

至少两个密封筒，所述密封筒具有腔体且为贯通结构，所述密封筒的第一端与所述螺纹孔口螺纹连接，所述腔体通过螺孔与所述半通孔连通，所述腔体用以容纳光纤压力传感器的感压元件，所述螺孔能够与端面密封型光纤压力传感器的螺柱螺纹连接，所述腔体的侧壁能够与柱面密封型光纤压力传感器的柱面密封圈密封连接，所述密封筒的第二端具有外螺纹；

至少一个压块，所述压块具有供光缆穿过的通道，所述压块的侧壁沿母线方向开有条形缺口，所述压块用以和柱面密封型光纤压力传感器的感压元件上连接光缆的一端端面相抵；

至少一个螺套，所述螺套的侧壁沿母线方向开有条形缺口，所述螺套用以和容纳柱面密封型光纤压力传感器的感压元件的所述密封筒的第二端螺纹连接，所述螺套用以使所述压块压紧柱面密封型光纤压力传感器的感压元件。

优选地，还包括导通管和端盖，所述液体流道的第一端具有内螺纹，所述连接头与所述液体流道的第一端螺纹连接，所述液体流道的第二端延伸至所述阀体的表面，所述阀体为n个，所述导通管为n-1个，所述端盖为一个，n≥2，所述导通管的一端用以***一个所述阀体上所述液体流道的第二端并密封连接，所述导通管的另一端用以和另一个所述阀体上所述液体流道的第一端螺纹连接，相邻的两个所述阀体通过紧固件锁紧，所述端盖用以对位于端部的一个所述阀体的所述液体流道的第二端进行密封。

优选地，所述阀体包括左面板、十字块和右面板，所述左面板和所述右面板分别与所述十字块的两端一体相连，所述液体流道的第一端位于所述左面板上，所述液体流道的第二端位于所述右面板上，所述液体流道与所述十字块同轴。

优选地，所述十字块具有纵向延伸的四个肋板，所述半通孔的第二端位于所述肋板的远离所述十字块的轴心的侧面上，所述半通孔的轴心与所述十字块的轴心垂直。

优选地，所述半通孔为六个，每两个所述半通孔位于其中一个所述肋板内。

优选地，所述端盖上具有柱状凸起，所述柱状凸起用以***位于端部的一个所述阀体的所述液体流道的第二端并密封连接。

优选地，所述连接头的两个端面、所述阀体的右端面、所述密封筒上用以和所述阀体相抵的平面均设有环形槽，所述环形槽内设有密封圈。

优选地，还包括圆柱堵头，所述圆柱堵头的形状与柱面密封型光纤压力传感器的感压元件形状一致，所述圆柱堵头的柱面上的环形槽内设有密封圈，所述圆柱堵头用以通过一个所述压块和一个所述螺套固定于其中一个所述密封筒内。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型涉及的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块应用时，在各转接夹具上装入光纤压力传感器后，将连接头与压力标定设备的输出管连接，可实现对多个光纤压力传感器的标定工作。标定完成后，只需拧开螺套即可快速取出标定好的光纤压力传感器，更换新的传感器。必要时，可以用导通管串联两个或多个压力转接模块，从而提升同时标定的传感器数量，提高工作效率。

本实用新型结构紧凑、加工制造简单、使用方便，在不影响标定精度的同时，可以大幅提升光纤压力传感器的标定效率，降低工时消耗和劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为用于光纤压力传感器标定的压力转接模块结构示意图；

图2为阀体结构轴向视图；

图3为阀体主视剖面图；

图4为阀体俯视剖面图；

图5为压力转接模块安装两种不同结构压力传感器的主视剖面图；

图6为柱面密封型光纤压力传感器组成示意图；

图7为端面密封型光纤压力传感器组成示意图；

图8为两个压力转接模块串联主视剖面图；

图9为压力转接模块串联轴向视图；

附图标记说明：1.连接头；2.阀体；3.转接夹具；4.端盖；5.柱面密封型光纤压力传感器；6.端面密封型光纤压力传感器；7.导通管；8.圆柱堵头；9.螺钉；20.螺钉孔；21.左端面；22.上端面；23.右端面；24.后端面；25.前端面；26.液体流道；27.半通孔；28.螺纹孔口；29.光孔；31.密封筒；32.螺套；33.压块；34.螺孔；35.腔体；36.条形缺口；51.感压元件；52.光缆；53.FC接头；54.O型圈安装槽；55.密封垫安装位；56.螺柱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种适用于多个光纤压力传感器同时标定的压力转接模块，用以解决在标定大批量光纤压力传感器时，现有压力传感器标定用转接头无法满足需求的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-9所示，本实施例提供一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，包括阀体2、连接头1、至少两个密封筒31、至少一个压块33和至少一个螺套32。

其中，阀体2内部具有液体流道26，液体流道26的第一端延伸至阀体2的表面。阀体2上设有至少两个半通孔27，半通孔27的第一端与液体流道26连通，半通孔27的第二端延伸至阀体2的表面且为螺纹孔口28。连接头1固定于液体流道26的第一端，连接头1用以和压力标定设备的输出管接头密封连接，使液体流道26与压力标定设备的输出管连通。密封筒31具有腔体35且为贯通结构，密封筒31的第一端与螺纹孔口28螺纹连接，腔体35通过螺孔34与半通孔27连通，腔体35用以容纳光纤压力传感器的感压元件51，螺孔34能够与端面密封型光纤压力传感器6的螺柱56螺纹连接，腔体35的侧壁能够与柱面密封型光纤压力传感器5的柱面密封圈密封连接，密封筒31的第二端具有外螺纹。压块33具有供光缆52穿过的通道，压块33的侧壁沿母线方向开有条形缺口36，压块33用以和柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51上连接光缆52的一端端面相抵。螺套32的侧壁沿母线方向开有条形缺口36，螺套32用以和容纳柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51的密封筒31的第二端螺纹连接，螺套32用以使压块33压紧柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51。

本实施例的压力转接模块在使用时，根据需要标定的光纤压力传感器的不同选择相应的安装方式。对于端面密封型光纤压力传感器6，其包括依次相连的螺柱56、感压元件51、光缆52和FC接头53。用以安装螺柱56的感压元件51的端面通常为密封垫安装位55，用以安装密封垫，密封垫套设于螺柱56上。在将端面密封型光纤压力传感器6与阀体2连接时，只需将端面密封型光纤压力传感器6的感压元件51放入密封筒31的腔体35内，旋转该感压元件51直至该感压元件51和对应的密封筒31夹紧密封垫即可。对于柱面密封型光纤压力传感器5，其包括依次相连的感压元件51、光缆52和FC接头53，其中的感压元件51的侧面设有O型圈安装槽54，该安装槽内安装有O型圈。在将柱面密封型光纤压力传感器5与阀体2连接时，需将柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51放入密封筒31的腔体35内，使光缆52通过压块33的条形缺口36进入供光缆52穿过的通道内，使光缆52通过螺套32的条形缺口36进入螺套32内，通过旋转螺套32将压块33和柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51一并下压。在将螺套32与密封筒31锁紧后应使螺套32和压块33的条形缺口36相互错开，避免光缆52从条形缺口36处滑出。条形缺口36的宽度比光缆52直径略大，从而可以将压块33和螺套32快速地套在光缆52上，无须从几百米的光缆52末端的FC接头53处穿入压块33和螺套32。

由于本实施例的压力转接模块具有至少两个密封筒31，可同时安装多个光纤压力传感器，提高标定效率。根据需要标定的光纤压力传感器类型的不同，可选择不同的安装方式。对于端面密封型光纤压力传感器6可直接旋转感压元件51进行安装，此时转接夹具3为密封筒31，对于柱面密封型光纤压力传感器5可通过压块33和螺套32进行安装，此时转接夹具3为密封筒31、压块33和螺套32。因此，本实施例的压力转接模块能够兼容两种类型的光纤压力传感器，提高了设备的利用率，具有较好的通用性。在各转接夹具3上装入光纤压力传感器后，将连接头1与压力标定设备的输出管连接，可实现对多个光纤压力传感器的标定工作。标定完成后，只需拧开螺套32即可快速取出标定好的光纤压力传感器，更换新的传感器。

当一个压力转接模块不能满足光纤压力传感器的安装需求时，为了提高标定效率，本实施例还包括导通管7和端盖4。液体流道26的第一端具有内螺纹，连接头1与液体流道26的第一端螺纹连接，液体流道26的第二端延伸至阀体2的表面。阀体2为n个，导通管7为n-1个，端盖4为一个，n≥2。导通管7的一端为圆柱面，用以***一个阀体2上液体流道26的第二端并密封连接。导通管7的另一端为螺纹面，用以和另一个阀体2上液体流道26的第一端螺纹连接。相邻的两个阀体2通过紧固件锁紧，端盖4用以对位于端部的一个阀体2的液体流道26的第二端进行密封，端盖4为法兰盖。

通过导通管7将多个压力转接模块进行串联，能够满足任意数量的光纤压力传感器的标定需求。通过使液体流道26的第一端具有内螺纹，能够将导通管7和连接头1通过旋转的方式快速装拆，提高标定效率。为了实现串联组装，本实施例使液体流道26的第二端延伸至阀体2的表面，当压力转接模块仅为一个时，也需要通过端盖4对液体流道26的第二端进行密封。

为了减轻阀体2的重量，本实施例的阀体2包括左面板、十字块和右面板，左面板和右面板分别与十字块的两端一体相连。液体流道26的第一端位于左面板上，液体流道26的第二端位于右面板上，液体流道26与十字块同轴。该阀体2为金属块，阀体2中部的十字块为铣削形成。十字块具有纵向延伸的四个肋板，半通孔27的第二端位于肋板的远离十字块的轴心的侧面上，半通孔27的轴心与十字块的轴心垂直。右面板上设有螺钉孔20，左面板上设有与螺钉孔20位置正对的光孔29，可通过螺钉9将相邻两个阀体2的左面板和右面板锁紧。

本实施例中，半通孔27为六个，对应的密封筒31也为六个，压块33和螺套32的数量根据需要进行选择，每两个半通孔27位于其中一个肋板内。以图1、图2和图9的视角为例，半通孔27的第二端分别位于阀体2的前端面25、后端面24和上端面22，连接头1安装于阀体2的左端面21，端盖4安装于阀体2的右端面23。

为了使端盖4的密封效果更好，本实施例的端盖4上具有柱状凸起，柱状凸起用以***位于端部的一个阀体2的液体流道26的第二端并密封连接。

为了提高其它连接位置的密封性，本实施例在连接头1的两个端面、阀体2的右端面23、密封筒31上用以和阀体2相抵的平面均设有环形槽，环形槽内设有密封圈。

本实施例中半通孔27为六个，当实际需要标定的光纤压力传感器的数量并非六的整数倍时，需要堵住多余的半通孔27。为此，本实施例还包括圆柱堵头8，圆柱堵头8的形状与柱面密封型光纤压力传感器5的感压元件51形状一致，圆柱堵头8的柱面上的环形槽内同样设有密封圈，圆柱堵头8用以通过一个压块33和一个螺套32固定于其中一个密封筒31内，此处压块33和螺套32的安装方式与柱面密封型光纤压力传感器5对应的压块33和螺套32的安装方式相同。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体内部具有液体流道，所述液体流道的第一端延伸至所述阀体的表面，所述阀体上设有至少两个半通孔，所述半通孔的第一端与所述液体流道连通，所述半通孔的第二端延伸至所述阀体的表面且为螺纹孔口；

连接头，所述连接头固定于所述液体流道的第一端，所述连接头用以和压力标定设备的输出管接头密封连接，使所述液体流道与压力标定设备的输出管连通；

至少两个密封筒，所述密封筒具有腔体且为贯通结构，所述密封筒的第一端与所述螺纹孔口螺纹连接，所述腔体通过螺孔与所述半通孔连通，所述腔体用以容纳光纤压力传感器的感压元件，所述螺孔能够与端面密封型光纤压力传感器的螺柱螺纹连接，所述腔体的侧壁能够与柱面密封型光纤压力传感器的柱面密封圈密封连接，所述密封筒的第二端具有外螺纹；

至少一个压块，所述压块具有供光缆穿过的通道，所述压块的侧壁沿母线方向开有条形缺口，所述压块用以和柱面密封型光纤压力传感器的感压元件上连接光缆的一端端面相抵；

至少一个螺套，所述螺套的侧壁沿母线方向开有条形缺口，所述螺套用以和容纳柱面密封型光纤压力传感器的感压元件的所述密封筒的第二端螺纹连接，所述螺套用以使所述压块压紧柱面密封型光纤压力传感器的感压元件。

2.根据权利要求1所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，还包括导通管和端盖，所述液体流道的第一端具有内螺纹，所述连接头与所述液体流道的第一端螺纹连接，所述液体流道的第二端延伸至所述阀体的表面，所述阀体为n个，所述导通管为n-1个，所述端盖为一个，n≥2，所述导通管的一端用以***一个所述阀体上所述液体流道的第二端并密封连接，所述导通管的另一端用以和另一个所述阀体上所述液体流道的第一端螺纹连接，相邻的两个所述阀体通过紧固件锁紧，所述端盖用以对位于端部的一个所述阀体的所述液体流道的第二端进行密封。

3.根据权利要求2所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，所述阀体包括左面板、十字块和右面板，所述左面板和所述右面板分别与所述十字块的两端一体相连，所述液体流道的第一端位于所述左面板上，所述液体流道的第二端位于所述右面板上，所述液体流道与所述十字块同轴。

4.根据权利要求3所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，所述十字块具有纵向延伸的四个肋板，所述半通孔的第二端位于所述肋板的远离所述十字块的轴心的侧面上，所述半通孔的轴心与所述十字块的轴心垂直。

5.根据权利要求4所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，所述半通孔为六个，每两个所述半通孔位于其中一个所述肋板内。

6.根据权利要求3所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，所述端盖上具有柱状凸起，所述柱状凸起用以***位于端部的一个所述阀体的所述液体流道的第二端并密封连接。

7.根据权利要求3所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，所述连接头的两个端面、所述阀体的右端面、所述密封筒上用以和所述阀体相抵的平面均设有环形槽，所述环形槽内设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的用于光纤压力传感器标定的压力转接模块，其特征在于，还包括圆柱堵头，所述圆柱堵头的形状与柱面密封型光纤压力传感器的感压元件形状一致，所述圆柱堵头的柱面上的环形槽内设有密封圈，所述圆柱堵头用以通过一个所述压块和一个所述螺套固定于其中一个所述密封筒内。