一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光纖傳感器技術領域，特別涉及一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]礦壓監(jiān)測是煤礦安全、高效生產(chǎn)的關鍵，更是研宄采動圍巖運動和應力場變化規(guī)律的核心。目前，用于煤礦壓力檢測的傳感器有機械式、液壓式、電阻應變式、振弦式等。這些傳感器須帶電工作，易產(chǎn)生電火花，在井下瓦斯?jié)舛容^高的情況下反成為安全隱患，而且它們僅適合單點壓力測量，難組成網(wǎng)絡進行多點、實時、遠程在線網(wǎng)絡監(jiān)測。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，具有結構簡單、精度高、長期穩(wěn)定性好、不受電磁輻射干擾的特點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片，一次膜片的四周與殼體的外環(huán)粘結在一起，殼體的內(nèi)環(huán)上設有二次膜片；二次膜片與一次膜片之間設有傳壓油腔；傳壓油腔底部設有油嘴；二次膜片的底部與傳壓探桿的一端接觸，傳壓探桿的另一端通過楔塊孔穿過開口腔體與楔塊連接；開口腔體與伸縮桿的上端相連，伸縮桿的下端固定在底座上；伸縮桿設有伸縮彈簧；伸縮桿的兩側分別設有等強度梁A和等強度梁B，等強度梁A和等強度梁B的下端設有在底座上，兩者的上端分別與支桿A、支桿B的一端相連，支桿A、支桿B的另一端頂接在楔塊上；光纖光柵A和光纖光柵B分別黏貼在等強度梁A和等強度梁B的上下表面。
[0005]所述的二次膜片焊接在殼體的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片的直徑小于一次膜片。
[0006]所述的楔塊在軸向方向設置開口腔體。
[0007]所述的伸縮彈簧直徑大于所述的開口腔體直徑。
[0008]所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁A和等強度梁B上，另一端通過引出孔伸出殼體。
[0009]所述的傳壓油腔通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片上。
[0010]所述的引出孔為殼體內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
[0011]所述的傳壓探桿一端通過螺絲與楔塊連接。
[0012]所述的等強度梁A和等強度梁B的一端通過螺絲與底座連接。
[0013]所述的伸縮桿的一端通過螺絲與底座連接。
[0014]所述的支桿A、支桿B的一端通過螺絲與等強度梁A和等強度梁B連接。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]光纖光柵是一種新型的優(yōu)良應變傳感元件，具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、測量精度高、結構簡單、體積小、重量輕、耗能少、靈敏度高等優(yōu)點。由于其采用波長解碼技術，避免了光源功率和損耗對測量的影響，適合長期監(jiān)測；將光纖光柵壓力傳感技術與煤層條件和開采條件相結合，設計適合于煤礦使用的各種光纖光柵壓力傳感器，為煤礦安全生產(chǎn)提供可靠的信息基礎。
[0017]與現(xiàn)有的礦壓傳感器相比，本實用新型的優(yōu)點在于利用光纖光柵進行壓力檢測，提出了一種新穎的光纖光柵壓力傳感器，該傳感器繼承了懸臂梁光纖光柵傳感的優(yōu)點，操作簡便、靈敏度高、動態(tài)范圍大、光柵損害小，對壓力有良好的線性響應度，可以消除溫度引起的交叉敏感效應。此外，本實用新型結構簡單，抗電磁輻射的干擾，可以廣泛的應用在礦山工程、巖土工程、石油化工等惡劣環(huán)境的壓力檢測中。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0019]圖1中:1 一一次膜片、2—油嘴、3—傳壓油腔、4一二次膜片、5—傳壓探桿、
6—開口腔體、7—楔塊、8、9一支桿、10、11 一等強度梁、12—伸縮彈簧、13—底座、14、15一光纖光棚、16—殼體、17—密封螺釘、20—模塊孔、21 —伸縮桿、22—引出孔。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細描述。
[0021]如圖1所示，一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片1，一次膜片I的四周與殼體16的外環(huán)粘結在一起，殼體16的內(nèi)環(huán)上設有二次膜片4 ;二次膜片4與一次膜片I之間設有傳壓油腔3 ;傳壓油腔3底部設有油嘴2，通過油嘴2在傳壓油腔3內(nèi)注滿液壓油，傳壓油腔3通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片I上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片4上；二次膜片4的底部與傳壓探桿5的一端接觸，傳壓探桿5的另一端通過楔塊孔20穿過開口腔體6與楔塊7連接；開口腔體6與伸縮桿21的上端相連，伸縮桿21的下端固定在底座13上；伸縮桿21設有伸縮彈簧12 ;伸縮桿21的兩側分別設有等強度梁AlO和等強度梁B11，等強度梁AlO和等強度梁Bll的下端設有在底座13上，兩者的上端分別與支桿A8、支桿B9的一端相連，支桿A8、支桿B9的另一端頂接在楔塊7上；光纖光柵A14和光纖光柵B15分別黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll的上下表面。
[0022]所述的二次膜片4焊接在殼體16的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片4的直徑小于一次膜片I。
[0023]所述的楔塊7在軸向方向設置開口腔體6。
[0024]所述的伸縮彈簧12直徑大于所述的開口腔體6直徑。
[0025]所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll上，另一端通過引出孔22伸出殼體16。
[0026]所述的傳壓油腔3通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片I上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片4上。
[0027]所述的引出孔22為殼體16內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
[0028]所述的傳壓探桿5 —端通過螺絲與楔塊7連接。
[0029]所述的等強度梁AlO和等強度梁Bll的一端通過螺絲與底座13連接。
[0030]所述的伸縮桿21的一端通過螺絲與底座13連接。
[0031]所述的支桿AS、支桿B9的一端通過螺絲與等強度梁AlO和等強度梁Bll連接。
[0032]本實用新型的工作原理為:
[0033]當一次膜片I感受到上面的某個壓力并穩(wěn)定時，根據(jù)靜止流體力學中靜壓強的等值性，二次膜片4也受到來自傳壓油腔內(nèi)液壓油傳來的等值壓力，二次膜片4的變形推動傳壓探桿5，傳壓探桿5就會推動楔塊7向下移動，伸縮彈簧12受壓，致使伸縮桿21向開口腔體6內(nèi)伸入，楔塊7斜面上的支桿A8、支桿B9在楔塊的斜面上往高處移動，這樣支桿A8、支桿B9對等強度梁AlO和等強度梁Bll施加位移，使得等強度梁AlO和等強度梁Bll產(chǎn)生彎曲而變形，黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll上下表面的光纖光柵A14和光纖光柵B15，也會和等強度梁AlO和等強度梁Bll —起發(fā)生協(xié)同變形，使得光纖光柵A14和光纖光柵B15的中心波長發(fā)生漂移，通過分析光纖光柵A14和光纖光柵B15中心波長的漂移量與壓力之間的關系，這樣就可以實現(xiàn)壓力的測定。
【主權項】
1.一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片(I)，其特征在于，一次膜片(I)的四周與殼體(16)的外環(huán)粘結在一起，殼體(16)的內(nèi)環(huán)上設有二次膜片(4) ;二次膜片(4)與一次膜片(I)之間設有傳壓油腔(3);傳壓油腔(3)底部設有油嘴(2)，通過油嘴⑵在傳壓油腔(3)內(nèi)注滿液壓油，傳壓油腔(3)通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片(I)上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片⑷上；二次膜片(4)的底部與傳壓探桿(5)的一端接觸，傳壓探桿(5)的另一端通過楔塊孔(20)穿過開口腔體(6)與楔塊(7)連接；開口腔體(6)與伸縮桿(21)的上端相連，伸縮桿(21)的下端固定在底座(13)上；伸縮桿(21)設有伸縮彈簧(12);伸縮桿(21)的兩側分別設有等強度梁A(1)和等強度梁B(ll)，等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)的下端設有在底座(13)上，兩者的上端分別與支桿A(8)、支桿B(9)的一端相連，支桿A(8)、支桿B(9)的另一端頂接在楔塊(7)上；光纖光柵A (14)和光纖光柵B (15)分別黏貼在等強度梁A (10)和等強度梁B (I I)的上下表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的二次膜片(4)焊接在殼體(16)的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片(4)的直徑小于一次膜片(I)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的楔塊(7)在軸向方向設置開口腔體(6)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的伸縮彈簧(12)直徑大于所述的開口腔體(6)直徑。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁A (10)和等強度梁B (11)上，另一端通過引出孔(22)伸出殼體(16)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的傳壓油腔(3)通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片(I)上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片(4)上。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的引出孔(22)為殼體(16)內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的傳壓探桿(5)—端通過螺絲與楔塊(7)連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的支桿A (8)、支桿B (9)的一端通過螺絲與等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)連接；所述的等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)的一端通過螺絲與底座(13)連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的伸縮桿(21)的一端通過螺絲與底座(13)連接。
【專利摘要】一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，一次膜片的上面接觸被測對象，周圍和殼體粘結在一起，一次膜片和二次膜片之間形成傳壓油腔，油腔內(nèi)的液壓油將一次膜片受到的壓力等值的傳遞到二次膜片上，二次膜片推動傳壓探桿，傳壓探桿通過楔塊孔穿過楔塊，并與楔塊通過螺絲連接，傳壓探桿帶動楔塊向下運動，彈簧受壓,導致伸縮桿向開口腔體伸入；等強度梁一端固定在底座上,另一端連接有支桿；支桿一端連接在等強度梁上，另一端與楔塊頂接；光纖光柵黏貼在等強度梁的上下表面,光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁上,另一端伸出殼體；利用光纖光柵進行礦山壓力的檢測，不受電磁輻射的干擾，測量精度高，本征安全。
【IPC分類】G01L1-24
【公開號】CN204346620
【申請?zhí)枴緾N201520040911
【發(fā)明人】張桂花
【申請人】西安科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日