[实用新型]一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器

说明书

本实用新型提供了一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器，它由三个光纤布拉格光栅、固定支架、C型弹簧管、固定支座、光纤光谱仪、宽带光源、光纤耦合器和匹配液组成。所述的固定支架由上支架和下支架组成，所述的三个光纤布拉格光栅由光纤布拉格光栅1、光纤布拉格光栅2和光纤布拉格光栅3组成，将光纤布拉格光栅3单端粘贴在固定支座上用以温度补偿，当C型弹簧管内部有高于大气压的气体或液体时，C型弹簧管会扩张而带动下支架位移，使光纤布拉格光栅1受压应变，光纤布拉格光栅2受拉应变，它们的特征波长变化方向相反，形成差动结构，再利用光纤光谱仪的信号解调部分得到信号的输出。

技术领域

本实用新型属于光纤光栅传感技术领域，设计了一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器，其结构由三个光纤布拉格光栅、固定支架、C型弹簧管、固定支座、光纤光谱仪、宽带光源、光纤耦合器和匹配液组成，可用于流体压力的测量。

背景技术

1847年，法国人波登制成弹簧管压力表，广泛应用于各行业的工业生产和科学研究中。弹簧管压力表是一种力学类的检测仪表，可检测气体、液体和蒸汽的压力，其优点为工作安全可靠，结构简单，维护方便，可以直接读数，适用范围广，测量范围可达数十千帕到数千兆帕，一般使用纯机械式压力表。

但是由于野外工程环境复杂多变，结构温度变化会干扰压力传感器的测量精度，要求弹簧管压力传感器必须具备温度补偿功能。同时，不同工程应用场合的压强测量精度要求高，因此需要有能同时满足上述两种要求的弹簧管压力传感器。

光纤光栅是一种通过紫外写入的方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。以光纤光栅为敏感单元的检测器件相比传统电类检测器件有很多的优点，如灵敏度高、抗电磁干扰、易于分布式传感等。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器，它由三个光纤布拉格光栅、固定支架、C型弹簧管、固定支座、光纤光谱仪、宽带光源、光纤耦合器和匹配液组成，其特征在于：所述的固定支架由上支架和下支架组成，在上支架端面的中心处有一个小孔，沿上支架端面中心处作一条垂线，该垂线与下支架端面对应有另一个小孔，它们的孔径均为1mm，间距为15mm，且下支架端面的小孔到固定支座的距离也为15mm，所述的三个光纤布拉格光栅由光纤布拉格光栅1、光纤布拉格光栅2和光纤布拉格光栅3组成，它们依次串联且特征波长分别为λ₁、λ₂和λ₃，光纤布拉格光栅1穿过上支架端面的小孔和下支架端面的小孔并进行粘贴固定，光纤布拉格光栅2一端粘贴在下支架端面的小孔中，另一端粘贴在固定支座上，光纤布拉格光栅3单端粘贴在固定支座上用以温度补偿，光纤布拉格光栅1和光纤布拉格光栅2在粘贴前需进行预拉伸，所述的三个光纤布拉格光栅粘贴所用的胶粘剂为353ND胶,光纤布拉格光栅1和光纤布拉格光栅2会因C型弹簧管的扩张而分别受到压应力和拉应力，从而形成差动结构。

所述的上支架和所述的下支架采用的材料均为QSN4-0.3，通过焊接的方法分别与固定支座和C型弹簧管刚性连接，上支架端面与下支架端面的长均为8mm，宽均为1mm，高均为4mm，上支架侧面长为36mm,宽为1mm，高为4mm,下支架侧面长为21mm,宽为1mm，高为4mm。

附图说明

图1为一种基于差动结构的光纤光栅弹簧管压力传感器。

图2为固定支架的立体图。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本实用新型作进一步说明。