專利名稱：基于膜片撓度的光纖壓強傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖傳感器技術領域，尤其涉及 一 種 基于膜片撓度的光纖壓強傳感器。
背景技術：
光纖傳感器與對應的常規(guī)傳感器相比，在靈敏度、 動態(tài)范圍、可靠性等方面具有明顯的優(yōu)勢，在建筑、 石油、軍事應用領域顯得尤為突出。
光纖壓強傳感器是利用光纖的傳光特性以及它與 周圍環(huán)境相互作用產(chǎn)生的種種調(diào)制效應，探測周圍環(huán) 境壓強的儀器。它與傳統(tǒng)的壓強傳感器相比，有以下 主要優(yōu)勢壓強靈敏度髙、不受電磁干擾、重量輕、 耐高溫、結(jié)構小巧、可靠型高，以及兼具信息傳感及 光信息傳輸于 一 身等優(yōu)點。
鑒于光纖壓強傳感器的如上技術優(yōu)勢，可滿足各 發(fā)達國家在石油、軍事等領域的要求，目前已經(jīng)在此在常見的強度調(diào)制型、數(shù)字式、光纖光柵式光纖
壓強傳感器中，光纖光柵式光纖壓強傳感器是l:j前的 主要研究方向。
傅海威等人報道了一種光纖光柵壓力傳感器，是 采用在將光纖光柵粘接在圓形膜片上進行增敏的辦
法，通過圓膜片在周向上的應變來帶動光纖光柵產(chǎn)生
應變從而檢測壓瞎。這樣制作的光纖壓強傳感器的
受到封裝工藝的影響比較大；膠層不均勻會使光纖受
力不均勻，易產(chǎn)生啁啾，并且傳感器的靈敏度不易調(diào)
整
因此，如何減小封裝難度，提高傳感器的可靠性，
方便的控制傳感器的靈敏度是光纖壓強傳感器走向?qū)?br> 用化必需解決的重要技術之一 。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供 一 種基f
膜片撓度的光纖壓強傳感器，以減小光纖壓強傳感器
的封裝工藝難度，方便的控制傳感器的靈敏度。
為達到上述百的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)
的
本發(fā)明一種膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，
包括
—支撐筒，該支撐筒的下端為用于感受壓強的膜
片，其側(cè)壁開有兩圓孔；
—光纖光柵，該光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)，其兩端穿過支撐筒側(cè)壁的兩圓孔，用于測量壓強；
端，該端蓋安裝在支撐筒的上端，以密封該
支撐筒
杠桿，該杠桿概似一 L形，該杠桿通過一軸平
行于光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)部的中間，該杠桿的
端與膜片的中心點接觸，該杠桿的另 一 端有 一 凸起，
該杠桿用于傳遞壓強。
其中所述的杠桿上開有 一 小孔，該小孔與支撐筒
的側(cè)壁之間安裝有一彈簧，該彈簧用以使杠桿復位。
其中所述支撐筒側(cè)壁上的兩圓孔上分別進--步分
別安裝圓柱型接頭，該光纖光柵的尾纖穿過該圓柱型
接頭。
其中所述的杠桿的一端與膜片中心點接觸處的弧
線部分的外輪廓線為阿基米德螺線。
其中所述的杠桿的另一端的凸起，用于固定光纖
光恤 微0
其中所述支撐筒與端蓋聯(lián)接處以及圓柱型接頭內(nèi)
涂有高強度密封膠使支撐'
本發(fā)明的有益效果是:
從上述技術方案可以看
效果:
1、工藝簡單通過將
的一端和圓柱型接頭1 4的
使得工藝一致性易于保證。
2、可靠性高，重復性
兀做20粘接于杠桿4 0的
頭14，消除了在直接光纖
纖光攔 娜造成的影響，避免了
3、聲壓靈敏度便于控
到杠桿40的—端凸起4 1
片11的厚度、半徑等幾何
參數(shù)等來調(diào)節(jié)光纖壓強傳感


為進—步說明本發(fā)明的
實施例及附圖詳細說明如后
圖1為本發(fā)明提供的基
內(nèi)部構成密閉的空氣腔。
出，本發(fā)明具有以下有益
光纖光柵粘接于杠桿4 0
方法，減小了工藝難度，
好。用于檢測壓強的光纖
一端凸起41和圓柱型接
光柵上涂膠的不均勻?qū)?br> 啁啾效應。
制?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)軸5 0
和另 一 端之間的距離、膜
參數(shù)或者彈性模里等材料
器的靈敏度
只-體技術內(nèi)容以下^口 Pl
，其中
于膜片撓度的光纖壓強傳感器的結(jié)構剖面示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的--種基于膜片
撓度的光纖壓強傳感器的結(jié)構剖面示圖。該光纖壓
強傳感器的主體為支撐筒1 o，該壓強傳感器包括:
支撐筒10一端為用于感受壓強的膜片11 : 安裝在
支撐筒10另—端用于密封的端蘭 皿30，0與
支撐筒10可以通過螺紋或者粘接的方式密封連接
支撐筒10的側(cè)壁安裝有軸50杠桿4o安裝于軸
5 0上 并可繞軸自由旋轉(zhuǎn)；支撐筒10側(cè)壁開有孔
1 2和13，用于引出光纖光德 微20的尾纖；安裝于
支撐筒10內(nèi)用于測量壓強的光纖光柵20 ，光纖光
棚 20的—端粘接于杠桿4 0的—端4I，另一端粘
接于圓柱型接頭1 4的內(nèi)部，光纖20有預先施加的
預應力，并且為拉應力，用于補償膜片11在壓強作
用下產(chǎn)生位移時的空程。
膜片11與支撐筒1 0為一體結(jié)構，這樣可以使
傳感器的密封性更好，傳感器的外形也:更加美觀<
杠桿40上開有小孔4 4小孔44上安裝有彈
簧45彈簧45 —端連接于小孔44，另 一 端粘接
或通過其他方式安裝于支撐筒10內(nèi)壁，并且彈簧4
5中有預先施加的拉力杠桿4 0與膜片11中心點
緊密接觸。杠桿4 0與膜片1 1中心點緊密接觸的弧
線部分的外輪廓線為阿基米德螺線，
支撐筒1 0與端至 皿30聯(lián)接處以及圓柱型接頭1
4和15內(nèi)涂有高強度密封膠，使支撐筒10內(nèi)部構
成密閉的空氣腔。端蓋30與支撐筒10的側(cè)壁具有
足夠的剛度抵抗外界的壓強。膜片11的厚度—般遠
遠小于支撐筒1 o側(cè)壁的厚度，因而對外界壓強敏感，作為傳感元件。
當外界有壓強作用于傳感器上時，膜片1發(fā)生
形變，向內(nèi)彎曲，中心點與桿桿40的—端接觸，使
得杠桿40繞軸5 0發(fā)生旋轉(zhuǎn)，由于光纖光微20粘
接于桿桿的另一端凸起41 ，從而使光纖光賴n 微中產(chǎn)生
相應的拉應變，從而引起光柵反射波長的變化由于
杠桿40與膜片1 1接觸的部分為阿基米德螺線，膜
片11的撓度量與杠桿40的旋轉(zhuǎn)角度成正比艮卩與
光纖的伸長量成正比對于光纖光孤 娜，其反射波長的
變化量與所受應變成正比， 故通過檢測波長的變化量
可以得到外界壓強的大小
當外界壓強撤銷時杠桿4 0在彈員15的作用
下回復到初始位置。
對于相同大小的外界壓強，軸5 0到杠桿4 0的 一端41和另 一 端之間的距離比發(fā)生變化時由膜片
1 1的撓度引起的光纖伸長位移將不同，因此可以通
過調(diào)整軸5 0到杠桿4 0的一端4 1和另—端之間的
距離比來改變光纖壓強傳感器的靈敏度,
同時，可以通過調(diào)節(jié)膜片1 1的厚度、半徑等幾
何參數(shù)或者彈性模量等材料參數(shù)等來調(diào)節(jié)光纖壓強傳
感器的靈敏度。
并且，可以將該光纖壓強傳感器的光纖光柵20
的尾纖與另 一 光纖壓強傳感器的光纖光恤 挪串聯(lián)起來
進行多點測量。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的巨的、技術
方案和有益效果進行了進 一 步詳細說明，所應現(xiàn)解的
是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而己，并不用
于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做
的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明
的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1. 一種膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，包括一支撐筒，該支撐筒的下端為用于感受壓強的膜片，其側(cè)壁開有兩圓孔；一光纖光柵，該光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)，其兩端穿過支撐筒側(cè)壁的兩圓孔，用于測量壓強；一端蓋，該端蓋安裝在支撐筒的上端，以密封該支撐筒；一杠桿，該杠桿概似一L形，該杠桿通過一軸平行于光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)部的中間，該杠桿的端與膜片的中心點接觸，該杠桿的另一端有一凸起，該杠桿用于傳遞壓強。
2 、根據(jù)權利要求1所述的膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，其中所述的杠桿上開有—小孔，該小孔與支撐筒的側(cè)壁之間安裝有一彈簧，該彈簧用以使杠桿復位。
3 、根據(jù)權利要求1所述的膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，其中所述支撐筒側(cè)壁上的兩圓孔上分別進一步分別安裝圓柱型接頭，該光纖光士nn 微的尾纖穿過該圓柱型接頭。
4 、根據(jù)權利要求1所述的膜片式光纖壓強傳感 器，其特征在于，其中所述的杠桿的一端與膜片中心 點接觸處的弧線部分的外輪廓線為阿基米德螺線。
5 、根據(jù)權利要求1所述的膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，其中所述的杠桿的另一端的凸起，用于固定光纖光柵.
6 、根據(jù)權利要求1所述的膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，其中所述支撐筒與端蓋聯(lián)接處以及圓柱型接頭內(nèi)涂有高強度密封膠，使支撐筒內(nèi)部構成密閉的空氣腔。
全文摘要
一種膜片式光纖壓強傳感器，其特征在于，包括一支撐筒，該支撐筒的下端為用于感受壓強的膜片，其側(cè)壁開有兩圓孔；一光纖光柵，該光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)，其兩端穿過支撐筒側(cè)壁的兩圓孔，用于測量壓強；一端蓋，該端蓋安裝在支撐筒的上端，以密封該支撐筒；一杠桿，該杠桿概似一L形，該杠桿通過一軸平行于光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)部的中間，該杠桿的一端與膜片的中心點接觸，該杠桿的另一端有一凸起，該杠桿用于傳遞壓強。
文檔編號G01L1/24GK101206150SQ20061016553
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權日2006年12月21日
發(fā)明者劉育梁, 張文濤, 芳 李 申請人:中國科學院半導體研究所