[实用新型]一种杠杆式光纤光栅压力传感器

说明书

本实用新型为一种杠杆式光纤光栅压力传感器，属于光纤传感领域。该传感器采用膜片与杠杆组合结构，基于杠杆平衡原理，将作用在传感器膜片的竖向压力转化为金属弹性元件的伸长量，用于压力测量的光纤光栅粘贴在金属弹性元件中心，与金属弹性元件产生协同应变，引起波长变化。本实用新型杠杆支点处金属球与球形凹槽相扣，实现杠杆的转动；杠杆底部铣有三个球形凹槽，通过调节金属球在凹槽的位置调节杠杆的支点，实现压力传感器精度、量程可调节的目的。本实用新型给出杠杆式光纤光栅压力传感器所受压力与光纤光栅波长变化之间的理论关系式，通过光纤光栅解调仪对光纤光栅波长变化的数据采集实现杠杆式光纤光栅压力传感器对压力的实时监测。

技术领域

本实用新型基于光纤光栅传感技术，涉及一种压力传感器的结构，属于光纤传感技术领域。

背景技术

压力是造成结构变形、损坏的主要原因，过大的压力不仅使结构产生较大的形变，降低结构的承载力，还会缩短结构的使用寿命。因此，工程中通过压力传感器对结构所受的压力进行监测来评估结构的安全性。近年来，随着光纤光栅传感技术的不断发展，光纤光栅具有传输损耗小、耐腐蚀、抗电磁干扰等优良性能。目前，一些研究人员开发了光纤光栅压力传感器，作为一种新型的传感器，与传统压力传感器相比可以实现对压力的远距离长期稳定监测。由于实际工程中对压力传感器性能指标的要求不断提高，需要开发量程、精度及灵敏度等相关参数满足实际应用要求的光纤光栅压力传感器。本实用新型利用光纤光栅的优良特性，基于光纤光栅的传感原理，开发出一种结构形式简单、易于加工、耐久性良好，且量程、精度可以调节的杠杆式光纤光栅压力传感器来实现对压力的实时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于利用光纤光栅的优良特性，采用膜片与杠杆组合结构，基于杠杆平衡原理，提供一种结构形式简单、易于加工、抗腐蚀、线性度良好、精度可调节的杠杆式光纤光栅压力传感器。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种杠杆式光纤光栅压力传感器，包括：金属弹性膜片、插销、杠杆、凹槽、金属球、支座、金属弹性元件一、用于测量压力的光纤光栅、金属弹性元件二、温度补偿光纤光栅、金属外保护壳、预留孔洞；

金属弹性膜片四周固接在金属外保护壳顶部，金属弹性膜片中心搭接在插销顶部，插销上部止位于杠杆上，插销下部穿过杠杆左侧的孔洞布置；

杠杆下端设有三个凹槽，金属球上端紧扣在杠杆底部的一个凹槽内部，金属球下端与支座抵接，支座固接在金属外保护壳底座上；

在杠杆右端固接有金属弹性元件一，金属弹性元件一下端固接在金属外保护壳底座上；

用于测量压力的光纤光栅粘贴在金属弹性元件一的中心位置，金属弹性元件二与金属弹性元件一对应设在在金属外保护壳内；将温度补偿光纤光栅粘贴在与金属弹性元件二的中心位置；

金属外保护壳底部设有预留孔洞。

凹槽为球型凹槽，金属球上端紧扣在其中一个凹槽内部。

插销为上端粗，下端细的阶梯结构。

本实用新型具有的优点和效果是：

1、本实用新型中金属弹性膜片尺寸需满足薄板条件和小挠度条件，并将金属弹性膜片固结在金属外保护壳的顶部，满足金属弹性膜片四边固支的模型。

2、本实用新型中杠杆支点处采用金属球与球型凹槽相扣的形式连接，降低了杠杆转动时摩擦力的影响。

3、本实用新型中杠杆底部铣有三个球形凹槽，可以通过调节金属球在球形凹槽的位置，即调节杠杆支点的位置实现杠杆式光纤光栅压力传感器量程和精度的调节。