專利名稱：高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光電子、光纖傳感、光纖光柵傳感領(lǐng)域，它可用對液位、流體壓力
或壓強(qiáng)進(jìn)行監(jiān)測。
背景技術(shù)：
近年來波長編碼的光纖光柵(Fiber Bragg grating (FBG))傳感器已被成功地用于壓力、位移、溫度、電流、磁場以及加速度等物理量的傳感，并受到人們的廣泛關(guān)注。液位是日常生活中常見的物理量之一，考慮液面張力、液體與容器壁間的粘附、以及液體內(nèi)可能存有的氣泡等，對常規(guī)的液位測量法(如機(jī)械浮子類液位計(jì)、電子類液位傳感器、熱學(xué)式液位計(jì)、雷達(dá)式液位傳感器、超聲波液位傳感器、同位素/放射性液位傳感器、液壓類液位計(jì)等)的結(jié)果都有影響；涉及的液體可能具有腐蝕性、有毒，甚至易燃、易爆，危及安全；所用容器的形狀以及是否密封等都有可能影響測量結(jié)果，因此選擇合適的液位傳感器就顯得極為重要。 如何對可燃、易爆液體的液位進(jìn)行安全、有效地監(jiān)測，一直困擾著工程技術(shù)人員。考慮光纖的介電特性，并考慮F-P干涉腔動態(tài)范圍大、線性度好的特點(diǎn)，高應(yīng)俊等人利用光纖F-P干涉腔對液位進(jìn)行了傳感，該裝置傳感結(jié)果易受環(huán)境因素(如溫度、震顫等)影響，且難以排除，不易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測。而FBG傳感器可克服上述的不足，M.G.XU等人于1993年首先對裸露的FBG的壓力傳感特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在70MPa的高壓下，F(xiàn)BG中心反射波長僅移動O. 22nm，其壓力靈敏度很低；1996年他又將FBG固定于中空的玻璃球結(jié)構(gòu)中，雖然提高了傳感靈敏度，但其裝置中的FBG極易損壞，因而實(shí)用性有限。1998年劉云啟等利用彈簧管的末端驅(qū)動懸臂梁，通過觀測梁表面光柵的波長漂移對氣壓進(jìn)行了監(jiān)測，該方法難以排除溫度對傳感結(jié)果的影響。2006年郭金明，姜德生等人提出了一種基于進(jìn)口膜片的FBG壓力傳感器，發(fā)現(xiàn)粘貼在該膜片上的FBG壓力傳感器的中心波長與壓力變化有著良好的線性關(guān)系和很高的相關(guān)系數(shù)并且遲滯現(xiàn)象較小。2008年王宏亮、喬學(xué)光等人，通過觀察雙光柵布拉格波長差，提出了一種應(yīng)力遲滯和溫度自動補(bǔ)償型FBG壓力傳感方法，但其靈敏度有限，也難以用于液位監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，它利用液壓作用下彈簧管的伸張現(xiàn)象，用其對光柵進(jìn)行軸向拉伸，通過觀測波長漂移，判斷待測液位的高低或流體壓力，甚至壓強(qiáng)的大小，以實(shí)現(xiàn)對流體參數(shù)的高靈敏度傳感。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為 高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于包括有一端密封另一端連接在進(jìn)壓口上的彈簧管，所述彈簧管內(nèi)腔與進(jìn)壓口連通，所述進(jìn)壓口上設(shè)置有一個固定端面，彈簧管的密封端為自由端，所述自由端是通過封頭密封的，所述封頭上設(shè)置有另一個固定端面，所述兩個固定端面呈共面關(guān)系，將寫有光纖布拉格光柵FBG的光纖的兩端分別固定于所述兩固定端面上，兩端面之間的光纖呈緊繃狀態(tài)。 所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于采取雙光柵結(jié)構(gòu)，所述兩固定端面之間的光柵為傳感光柵，還包括有與傳感光柵級聯(lián)并免受拉力作用的補(bǔ)償光柵，待測量轉(zhuǎn)換為纖軸的拉力作用于所述傳感光柵上，所述補(bǔ)償光柵與傳感光柵處于同一溫度場中，補(bǔ)償光柵對傳感光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述固定端面上分別開有直槽，兩固定端面的直槽共線，寫有傳感光柵的光纖的兩端分別固定于兩槽之中。
所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述光纖通過膠粘劑粘貼、埋置或者焊接的方法固定于所述槽中。 所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口外壁帶有螺紋，或者帶有卡扣裝置。 所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于彈簧管采用錫磷
青銅或不銹鋼等管材，其形狀呈"C"形或能對傳感光柵提供軸向應(yīng)變的其它形狀，所述能對
傳感光柵提供軸向應(yīng)變的其它形狀可為螺旋型(管螺簧)、螺線型(管盤簧)、S型等；彈
簧管截面為橢圓環(huán)，也可以是平橢圓環(huán)、D形環(huán)、雙零形環(huán)、8字形環(huán)、厚壁平橢圓環(huán)等。
所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口上設(shè)
置的固定端面與進(jìn)壓口焊接為一體，封頭上設(shè)置的固定端面與封頭焊接為一體。
所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口還連
接有與其一體的擴(kuò)展架，進(jìn)壓口與擴(kuò)展架的材質(zhì)均選用剛性材料，擴(kuò)展架上設(shè)有螺絲槽，以
安裝傳感器的外殼。 所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于還包括有固定于所述擴(kuò)展架上的金屬圓筒狀外殼，所述外殼帶有玻璃蓋，外殼上開有孔，孔中安裝有小D型適配器，所述外殼罩在整個傳感器外，所述補(bǔ)償光柵借助活動連接器并通過小D型適配器與光源和解調(diào)裝置連接。 本發(fā)明利用彈簧管與FBG的有機(jī)組合，見圖1所示，即傳感光柵所在光纖的一端固定在彈簧管的自由端，而另一端固定在進(jìn)壓口部位。固定光柵時需施加一定的預(yù)應(yīng)力，使光纖呈緊繃狀態(tài)，以消除零誤差。這樣當(dāng)待測流體由進(jìn)壓口注入腔中，流體產(chǎn)生的壓力將引起彈簧管出現(xiàn)變直的趨勢，造成彈簧管自由端對光纖產(chǎn)生軸向牽引，進(jìn)而引起FBG布喇格反射波長的漂移。 液位越高，管中壓力越大，形變引起的施加在光柵兩端的拉應(yīng)力也越大，波長漂移量也就越大，這些參數(shù)間均呈線性變化關(guān)系。監(jiān)測漂移量的大小，可判斷待測液位(或流體壓力)的值，從而達(dá)到傳感的目的。 當(dāng)然，F(xiàn)BG被拉伸的同時，也會引起光纖取向的微小變化，所產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角的變化e很小，它對傳感結(jié)果的影響可忽略不計(jì)。 彈簧管的材質(zhì)通常為錫磷青銅合金，是很好的彈性元件。它的外形呈"C"字或其它形狀，而截面呈橢圓環(huán)或其它形狀，管中為空腔。 進(jìn)壓口為黃銅材料，起到連接和壓力導(dǎo)入的作用。進(jìn)壓口的一端與彈簧管的一端焊在一起；進(jìn)壓口的另一端外側(cè)帶有螺紋，它方便與被測流體的容器相連。進(jìn)壓口上有一與其一體的擴(kuò)展架，架上設(shè)有螺孔，用來固定用于封裝傳感器的金屬外殼。
本發(fā)明量程的大小主要取決于1.彈簧管承受壓力的范圍；2.光柵所在光纖軸 向拉力的承受能力；3.還與光纖兩端粘貼的質(zhì)量有關(guān)。改變本發(fā)明量程的主要方法有二 1.選用不同量程的彈簧管。2.改變被拉段光纖的長度。當(dāng)然，對光柵所在的被拉段的光纖 采取涂覆或其它封裝措施，進(jìn)行減敏處理，也有助于增加此裝置的量程。 本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，精度較高，傳感結(jié)果免受光路中光強(qiáng)以及環(huán)境電 磁場的干擾，便于組網(wǎng)，適合遠(yuǎn)距離監(jiān)測。能夠?qū)崿F(xiàn)多用途傳感除測量液位以外，還可以測 量流體(氣體或液體)的壓力和壓強(qiáng)?？捎迷谝兹?、易爆場合對待測量進(jìn)行安全監(jiān)測。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為彈簧管結(jié)構(gòu)示意圖，其中 圖2a為彈簧管示意圖，圖2b為彈簧管截面示意圖，圖2c為帶端面的封頭 圖3為進(jìn)壓口以及與其一體的擴(kuò)展架示意圖 圖4為本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 圖6為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論數(shù)據(jù)擬合曲線圖
具體實(shí)施例方式
圖中1.彈簧管，2.進(jìn)壓口，3.封頭，4.傳感光柵及其所在光纖，5.彈簧管自由 端，6.與進(jìn)壓口 2—體的擴(kuò)展架，7.封裝外殼的玻璃蓋，8.封裝外殼的圓筒器具，9.壓力 表，IO.水管，ll.閥門，12.耦合器，13.補(bǔ)償光柵所在的光纖，BBS，寬帶光源，OSA，光譜儀。
圖3中的6-1 6-4是直徑為2mm的螺孔。 圖4中的8-1是較進(jìn)壓口外徑稍大的孔，當(dāng)將傳感頭放入封裝外殼時，進(jìn)壓口需穿 過該孔，8-2 8-11是直徑為2mm的螺孔；8-12是直徑為9mm的孔，用來安置小D型適配器。 如圖1 圖6所示。高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，包括有彈簧管1 和進(jìn)壓口 2，進(jìn)壓口 2的d端外側(cè)帶有螺紋或者卡扣裝置，彈簧管a端內(nèi)腔與進(jìn)壓口 2連通， 進(jìn)壓口 2上設(shè)置有一個固定端面，彈簧管1的另一端b為自由端5，自由端5利用封頭3密 封，封頭3上設(shè)置有另一個固定端面，傳感光柵所在的光纖4固定于兩個固定端面之間，與 其級聯(lián)的補(bǔ)償光柵所在段光纖13位于固定端面外側(cè)，并借助FC/APC插頭和圖4所示的外 殼上的小D型適配器與光源和波長鑒辨儀器相連，見圖5所示。 進(jìn)壓口 2上還連接有與其一體的擴(kuò)展架6，擴(kuò)展架上開有多個孔6-1 6-4，擴(kuò)展 架6上設(shè)有螺絲槽，以安裝傳感器的外殼。 彈簧管1、進(jìn)壓口 2及與其一體的擴(kuò)展架6，彈簧管自由端的封頭3，是組成傳感頭 骨架的三個部分。將彈簧管1的a端與進(jìn)壓口 2的c端焊接到一起，b端(即自由端)與 封頭3焊在一起，焊接處要保證氣密性。 進(jìn)壓口 2上設(shè)置的固定端面與進(jìn)壓口 2焊接為一體，封頭3上設(shè)置的固定端面與 封頭焊接為一體。兩固定端面呈共面關(guān)系，各面上均有一深lmm的窄直槽，兩槽沿直線分 布。
將寫有傳感光柵的光纖4的兩端分別置于上述槽中，用M-bond610等環(huán)氧樹脂膠，
或者將光纖4固定部位的包層外鍍金屬膜后通過焊接，將光纖4的兩端埋置并固定于槽中。
固定過程中，應(yīng)對光纖4施加一定的預(yù)應(yīng)力，使其呈緊繃狀態(tài)，以排除零誤差。 M-bond610是一種高性能環(huán)氧樹脂膠。它粘接力強(qiáng)，截面均勻，化學(xué)阻抗性好，不導(dǎo)
電。其溫度適用范圍為_269°C 26(TC，常溫下24小時即可達(dá)到非常理想的固化效果。 關(guān)于粘膠材料的選擇，也可以是其它類型環(huán)氧樹脂膠，或者是3妙膠等，凡能將光
柵兩端長期無滑脫地固定在各自對應(yīng)溝槽內(nèi)的膠粘劑均可。 固定前先用精磨砂紙對兩窄槽進(jìn)行輕微打磨，使兩槽及附近變得有些粗糙，再用
蘸有有機(jī)溶劑(如乙醇或丙酮)的無紡布擦拭打磨過的區(qū)域。干燥后將光纖順著槽的取
向置于槽中，再用M-bond610將光纖的兩端固定于槽內(nèi)。為增加膠粘的牢固程度，涂膠時盡
量將打磨過的區(qū)域都涂上膠，另外，操作過程中盡量避免膠中混入氣泡。 打磨時應(yīng)注意，粗糙度要控制在一個合理的范圍內(nèi)。過于粗糙則會因凹處易積攢
空氣，反而削弱膠粘的牢固度。 當(dāng)然，光纖固定于槽中的技術(shù)可以很多，如粘貼、埋置或者焊接等方式，無論采用 何技術(shù)，以光纖使用過程中不出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象為宜。 彈簧管1采用錫磷青銅或不銹鋼等管材，其形狀呈"C"形或能對傳感光柵提供軸 向應(yīng)變的其它形狀，如螺旋型(管螺簧)、螺線型(管盤簧)、S型等，彈簧管截面為橢圓環(huán)， 也可以是平橢圓環(huán)、D形環(huán)、雙零形環(huán)、8字形環(huán)、厚壁平橢圓環(huán)等。 進(jìn)壓口 2和擴(kuò)展架的材質(zhì)可以是不銹鋼或其它剛性材料。彈簧管與進(jìn)壓口材質(zhì)選 取時，應(yīng)便于兩者間的焊接。 為了保護(hù)光纖，需要對傳感頭進(jìn)行適當(dāng)封裝，為此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個鋁合金或其 它材質(zhì)(如不銹鋼等)的圓筒狀器具作為外殼。該器具上方敞口，其底面外(直)徑為 150mm，壁高為35mm，厚為lmm。根據(jù)其底面尺寸，為敞口制作一鑲有玻璃的蓋子。蓋子的邊 框采用鋁合金或不銹鋼等材質(zhì)，其上底呈圓環(huán)狀，圓環(huán)的外徑為150. 8mm，內(nèi)徑為140mm。蓋 子的內(nèi)徑為150mm，壁高為10mm，壁厚為0. 8mm。在蓋子的側(cè)壁上每隔120度鉆一直徑為2mm 的圓孔，見圖4中的8-5、8-6和8-7。三孔位于同一平面內(nèi)，各孔與側(cè)壁上下邊緣的距離均 為5mm。 圓筒器具的底上鉆有與擴(kuò)展架上螺絲孔相對應(yīng)的直徑為2mm的圓孔，即圖4中的 孔8-8、8-9、8-10、8-ll。將圓筒器具底上的孔與擴(kuò)展架上螺絲孔一一對應(yīng)后，用螺栓將傳感 頭固定于封裝殼內(nèi)，孔的對應(yīng)關(guān)系為8-8對應(yīng)6-1， 8-9對應(yīng)6-2， 8-10對應(yīng)6_3， 8_11對應(yīng) 6-4。 筒的側(cè)壁上有與玻璃蓋子上的圓孔位置對應(yīng)、直徑為2mm的圓孔，即圖4中的8-2、 8-3和8-4，按對應(yīng)關(guān)系8-2對應(yīng)8-5， 8-3對應(yīng)8_6， 8_4對應(yīng)8_7，將相應(yīng)的孔——對應(yīng)后， 即可用螺栓將玻璃蓋和圓筒器具固定到一起。打上鉛封，這樣便完成了傳感探頭的制作。
對傳感頭進(jìn)行封裝時，進(jìn)壓口的d端穿過孔8-l露在封裝外殼的外面。桶的側(cè)壁 還開有一 9mm直徑的孔8-12，用于安裝小D型FC/APC適配器，以方便傳感頭內(nèi)外光纖間的 活動連接。 與傳感光柵串接的補(bǔ)償光柵置于封裝殼內(nèi)，用來對傳感光柵的傳感結(jié)果進(jìn)行溫度 補(bǔ)償，其工作波長與傳感光柵的可以一致，也可以稍有區(qū)別。要保證補(bǔ)償光柵不受應(yīng)變作用，并與傳感光柵處于同一溫度場中。補(bǔ)償光柵的另一端由FC/PC型插頭與封裝殼上的適 配器相連。 FBG傳感器的工作原理如下 寬帶光源照明時，由于FBG的帶阻濾波作用，將引起布喇格波長(AB)的光波"反 射"，若光柵常數(shù)為A ，纖芯的有效折射率為nrff，由布喇格公式可知
AB = 2neffA 若被測量能引起rwf、 A或者格柵間光程(neffA)的變化，將引起入e的變化，意味 著能被FBG所感知。FBG軸向受到的拉力可表示為
F = o S (1) 而其應(yīng)變可表示為^ = : (2) 其中，S為光纖截面積、E為光纖楊氏模量 作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生的對光柵的牽引力F為
ft2 F-Pa6(1 — ~
《
《y
o為光纖光柵所受軸向應(yīng)力。液壓P
(3)
￡T 《+ X 式中《、4 、 x、 a、 b、 qY 、 qt均為常數(shù)。 —般情況下，引起光柵布喇格波長發(fā)生漂移的主要因素為軸向應(yīng)變和環(huán)境溫度， 波長相對漂移量(A AB/AB)可表示為
B —yl。
(i—0 + ("+岸:r
(4)
式中，^ = 0.22是石英光纖的有效彈光系數(shù)，a為光纖材料膨脹系數(shù)，13為熱光 考慮環(huán)境溫度對傳感結(jié)果的可能影響，引入另一波長與傳感光柵一致或接近的同 材質(zhì)光纖光柵，將兩光柵串接起來，傳感光柵在感受纖軸拉應(yīng)力的同時，還受環(huán)境溫度波動 的影響。若補(bǔ)償光柵免受纖軸方向拉應(yīng)力的作用，其波長變化僅與環(huán)境溫度有關(guān)，考慮兩光 柵置于同一溫度環(huán)境中，則兩者布喇格波長的差值的變化A AB'僅與傳感光柵纖軸的拉 應(yīng)力有關(guān)，與環(huán)境溫度無關(guān)。 無論選用波長計(jì)、光譜儀還是市面上現(xiàn)有的解調(diào)儀，都可以精確地監(jiān)測上述差值。 由其便可精確地判斷待測液位或流體壓力(強(qiáng))的值。 此時，式(4)可改寫為A AB' = (l-P》AB e (5)
聯(lián)立(1)_(5)，則波長漂移與液體壓強(qiáng)P之間的關(guān)系可表示為 」義=ft7<UsiW:
《
《4 . 《+ :v:
^ +《,
S.五 令
斗 flf + x
《 * "'2
(6)
則(5)可簡寫成 A入B = KP 從(7)式可以看出兩光^
S.五
(7)
間的波長差值的變化』
:與流體的壓強(qiáng)呈線性關(guān)系?？紤]
壓強(qiáng)與壓力，壓強(qiáng)與液位均呈線性關(guān)系，因此，同一裝置還可方便地用來監(jiān)測液位或流體壓
7力。 為驗(yàn)證本發(fā)明的可行性，見圖5所示，將一根長塑料管10豎起，利用三通將它與傳 感頭、壓力表9連接在一起。塑料管中注入一定量的待測流體(如水)，壓力表的左端接 一閥門11 (如水龍頭)，通過排出，調(diào)節(jié)管中水壓。壓力表9用來讀取液壓的大小，并根據(jù) 壓強(qiáng)與液位間的關(guān)系，推算液位的高度，實(shí)現(xiàn)對傳感頭讀數(shù)的定標(biāo)。 寬帶光源(BBS)發(fā)出的光波由3dB耦合器進(jìn)入傳感頭，兩光柵布喇格波長的光波 將沿原路返回，并由耦合器12分光至波長鑒辨儀器，如光譜儀(0SA)、波長計(jì)或解調(diào)器，這 里選用0SA。包含待測信息的兩光柵間的波長差的變化，由光譜儀觀測。
環(huán)境溫度為2rC，水從上方注入，壓力表從零開始，每隔0. 005Mpa，記錄一次波長 差，當(dāng)壓力表達(dá)到0. 055Mpa時，停止注水，此時水高為5. 5m。借助放水閥一點(diǎn)點(diǎn)的放水，每 隔0. 005Mpa再記錄一次波長差，直到壓力讀數(shù)又變?yōu)镺Mpa為止。 不同溫度下，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，共做五次，結(jié)果見圖6所示。可見，該傳感器的重復(fù) 性、遲滯性、線性都非常理想，傳感結(jié)果受環(huán)境溫度影響也可忽略不計(jì)。線性擬合度均值為 0. 9996，接近1。五次實(shí)驗(yàn)的傳感靈敏度分別為76. 421nm/Mpa ;76. 747nm/Mpa ;76. 677nm/ Mpa ;77.035nm/Mpa ;76.642nm/Mpa。 通過式(7)獲得傳感裝置靈敏度的理論為81. 687nm/Mpa，較高于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主要 源于與材料相關(guān)的參數(shù)賦值的偏差、光纖的粘貼質(zhì)量、忽略拉伸過程中出現(xiàn)的微小角位移 以及壓力表讀數(shù)誤差等因素。
權(quán)利要求
高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于包括有一端密封另一端連接在進(jìn)壓口上的彈簧管，所述彈簧管內(nèi)腔與進(jìn)壓口連通，所述進(jìn)壓口上設(shè)置有一個固定端面，彈簧管的密封端為自由端，所述自由端是通過封頭密封的，所述封頭上設(shè)置有另一個固定端面，所述兩個固定端面呈共面關(guān)系，將寫有光纖布拉格光柵FBG的光纖的兩端分別固定于所述兩固定端面上，兩端面之間的光纖呈緊繃狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于采取雙光柵結(jié)構(gòu)，所述兩固定端面之間的光柵為傳感光柵，還包括有與傳感光柵級聯(lián)并免受拉力作用的補(bǔ)償光柵，待測量轉(zhuǎn)換為纖軸的拉力作用于所述傳感光柵上，所述補(bǔ)償光柵與傳感光柵處于同一溫度場中，補(bǔ)償光柵對傳感光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述固定端面上分別開有直槽，兩固定端面的直槽共線，寫有傳感光柵的光纖的兩端分別固定于兩直槽之中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述光纖通過膠粘劑粘貼、埋置或者焊接的方法固定于所述直槽中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口外壁帶有螺紋，或者帶有卡扣裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于彈簧管采用錫磷青銅或不銹鋼等管材，其形狀呈"C"形或能對傳感光柵提供軸向應(yīng)變的其它形狀，所述能對傳感光柵提供軸向應(yīng)變的其它形狀可為螺旋型、螺線型、S型；彈簧管截面為橢圓環(huán)，也可以是平橢圓環(huán)、D形環(huán)、雙零形環(huán)、8字形環(huán)、厚壁平橢圓環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口上設(shè)置的固定端面與進(jìn)壓口焊接為一體，封頭上設(shè)置的固定端面與封頭焊接為一體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于所述進(jìn)壓口還連接有與其一體的擴(kuò)展架，進(jìn)壓口與擴(kuò)展架的材質(zhì)均選用剛性材料，擴(kuò)展架上設(shè)有螺絲槽，以安裝傳感器的外殼。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器，其特征在于還包括有固定于所述擴(kuò)展架上的金屬圓筒狀外殼，所述外殼帶有玻璃蓋，外殼上開有孔，孔中安裝有小D型適配器，所述外殼罩在整個傳感器外，所述補(bǔ)償光柵借助活動連接器并通過小D型適配器與光源和解調(diào)裝置連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高靈敏度光纖光柵液位/流體壓力傳感器。它借助一C形的彈簧管，利用其外形隨管內(nèi)流體壓力的增加而趨于變直，且過程可逆，將光柵所在光纖固定于彈簧管兩端，彈簧管的形變將影響光柵的工作波長，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對流體壓力進(jìn)行監(jiān)測。考慮液壓與液位成比例關(guān)系，因此本發(fā)明還可用于液位監(jiān)測。該傳感裝置的波長漂移量與待測量間呈線性變化關(guān)系，便于定標(biāo)。它適合于油庫等易燃、易爆以及其它存在安全隱患場合液位或流體壓力/壓強(qiáng)的監(jiān)測，便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化分布式監(jiān)測。
文檔編號G01L19/04GK101793542SQ201010127348
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者余有龍, 莊宏順 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)