[发明专利]一种差压光纤探头结构及其差压光纤传感器

说明书

本发明涉及一种差压光纤探头结构及其差压光纤传感器，包括壳体和置于壳体内的检测机构，检测机构包括压力膜片、透镜、位移导杆、弹性密封管，压力膜片、透镜与壳体密封连接，压力膜片将壳体内腔隔离成两个压力腔体；位移导杆与压力膜片固定连接，且位移导杆、压力膜片、透镜同轴设置；位移导杆自由端的端面与透镜之间具有间隙，端面上设有反射膜；弹性密封管套设在位移导杆上，且其两端分别与壳体、压力膜片密封连接；每一压力腔体处设有一压力端口。本发明的差压光纤探头结构可以用于差分光纤传感器中，该传感器可以对易燃易爆环境中的各种储罐内的液体压力、密度、液位的变化进行连续测量，具有测量精度高、成本低、使用方便等特点。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种差压光纤探头结构及其差压光纤传感器。

背景技术

在石油化工行业中，大型储油罐及加油站储液罐的质量、液位、密度 检测一直采用磁致伸缩浮子式、电容式、压阻式、超声波、雷达或人工测量的方法。采用电学原理制成的传感器在易燃易爆、强腐蚀等危险工作环境具有雷电、静电引入的可能性，市场上急需一种本质安全的新型传感器代替现有的检测方法。

公开号为CN104977119B的发明专利公开了一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，所述探头结构包括包括壳体，壳体为筒形结构，壳体内滑动设置有活塞，活塞的两端分别设置有一个弹簧，两个弹簧的一端均固定于活塞上，壳体的两端分别密封固定有端盖，两个弹簧的另一端分别固定于所对应的端盖上，两个端盖上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖的探头插孔，两个探头插孔内分别密封设置有透光片，两个探头插孔内位于透光片的外侧分别设置有指向活塞的光纤探头，光纤探头均与活塞的端面相垂直，活塞两端与光纤探头相对的位置处分别固定有反光片，壳体两端的侧壁上或两个端盖上分别开设有一个与壳体内腔连通的流体通孔，两个光纤探头中接收光纤的出射端分别与一个光敏元件相连，每个光敏元件对应连接有一个信号处理模块。

上述的发明专利中的探头结构虽然能够实现在易燃易爆、强腐蚀等危险工作环境中工作，但是其采用两个光纤探头进行同时测量射入活塞两端的光的强度变化，并根据两个光纤探头测得的光的强度差实现流体压力的测量，由于传感器探头中，活塞的活动空间小，而入射光线在较小的位移范围内的光强变化是十分微小的，即使两个腔体内的压差不一致，活塞进行了微量移动，但是光的强度变化却十分微小，导致测量结果误差大；另外当传感器受外界压力的作用，活塞在壳体内发生移动时需要克服摩擦力，才能够产生位移，而为了防止左、右腔体内的流体之间相互流动，因此活塞需要与壳体内壁进行密封，因此其与壳体内壁之间的摩擦力较大，导致该传感器的测量精度低，且反应速度慢，时效性低等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种差压光纤探头结构及其差压光纤传感器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种差压光纤探头结构，包括壳体和置于壳体内的检测机构，所述检测机构包括压力膜片、透镜、位移导杆、弹性密封管，所述压力膜片、透镜与壳体密封连接，压力膜片将壳体内腔隔离成两个压力腔体；所述位移导杆与压力膜片固定连接，且位移导杆、压力膜片、透镜同轴设置；所述位移导杆自由端的端面与所述透镜之间具有间隙，所述端面上设有反射膜；所述弹性密封管套设在位移导杆上，且其两端分别与壳体、压力膜片密封连接；所述壳体对应于每一所述压力腔体处设有与所述压力腔体连通的压力端口。

上述的差压光纤探头结构，所述压力膜片中部设有凸台，所述位移导杆固设在所述凸台中部，所述弹性密封管与所述凸台密封连接。

上述的差压光纤探头结构，所述壳体与所述检测机构同轴设置，所述壳体包括上密封支架、中密封支架和下密封支架，所述中密封支架分别与上密封支架、下密封支架采用子口结构连接，并进行气密性焊接。

上述的差压光纤探头结构，所述透镜为自聚焦透镜，所述自聚焦透镜通过透镜支架与述上密封支架密封连接，所述自聚焦透镜的外侧设有光纤。