[发明专利]一种非本征型光纤法珀干涉压力传感器

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，具体为一种非本征型光纤法珀干涉压力传感器，包括应力筒、外壳、支撑环以及带有光纤的插芯；所述应力筒的一个端面与外壳通过螺纹连接，该端面深入外壳内部并与支撑环固定连接，所述端面与支撑环之间留有空腔，FC/UPC陶瓷插芯固定于支撑环的中心孔处；其中，插芯内部的光纤与应力筒的端面垂直，应力筒端面、插芯内部的光纤以及两者之间的间隙组成了非本征型法珀干涉压力传感器的法珀腔。本发明的非本征型光纤法珀干涉压力传感器对测量介质不敏感并且能满足对液体和气体同时监测的能力，应用于光纤传感技术领域。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别是一种非本征型光纤法珀干涉压力传感器。

背景技术

压力测量在工程技术、日常生活中具有广泛的需求，具有最为广阔的市场。大家最为熟悉的是“大气压力”和“真空”，就是最典型的压力表述方式。为了满足不同的场所下压力的测量需求，产生了各种先进的压力测量传感器，有机械结构指针式、机电式、压阻式、谐振式等类型。

但现有的传统机械式指针干涉压力传感器无法实现数据的自动采集和读取，精度也不够高；机电式、压阻式压力传感器远距离传送信号衰减大、结构设计复杂、生产工艺要求也较高；谐振式传感器对测量介质敏感，不能满足对液体和气体同时监测的能力；而现有的法珀光纤传感器也存在着对介质敏感、抗干扰能力差和测量精度不够高等问题；所以现有的传感器普遍存在着精度不够高、对测量介质敏感和工艺结构复杂等缺点。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种对测量介质不敏感的非本征型光纤法珀干涉压力传感器。

本发明提供的基础方案：一种非本征型光纤法珀干涉压力传感器，其特征在于,包括应力筒、外壳、支撑环以及带有光纤的插芯；

所述应力筒的一个端面与外壳通过螺纹连接，该端面深入外壳内部并与支撑环固定连接，所述深入外壳内部的端面与支撑环之间留有空腔，插芯固定于支撑环的中心孔处；其中，插芯内部的光纤与应力筒的端面垂直，应力筒端面、插芯内部的光纤以及两者之间的间隙组成了非本征型法珀干涉压力传感器的法珀腔。

本发明的原理及优点在于：本方案中的主要敏感元件为应力筒，主要通过光干涉测量应力筒端面形变产生的位移，测量原理和结构简单，相对于传统的机电式压力传感器，减少了敏感元件为了获得较大形变而进行的复杂加工工艺，以及从机械位移转换为电阻、电感或者电容等电信号转换的复杂机构；相对于目前市场最为火热的硅压阻式干涉压力传感器，减少了硅芯体MEMS加工工艺的投入和研发，技术难度大大降低；整个非本征型光纤法珀干涉压力传感器的压力只传递至应力筒内部，不存在压力和测量介质泄露风险；同时非本征型光纤法珀干涉压力传感器的法珀腔端面在应力筒的外端面并处于密封状态，与测量介质和外界环境不接触，所以该非本征型光纤法珀干涉压力传感器还对测量介质不敏感。

进一步，所述应力筒采用高低温下具有恒弹性模量的耐腐蚀的金属材料。

有益效果：本方案中应力筒采用高低温下具有恒弹性模量的耐腐蚀的金属材料可以保证应力筒的恒灵敏度系数，让非本征型光纤法珀干涉压力传感器可适用于高温高压以及腐蚀环境。

进一步，所述应力筒的端面的粗糙度范围为Ra0.2～Ra0.05。

有益效果：研磨光滑提高端面的反射率和测量的精度。

进一步，所述应力筒端面对应于支撑环中心孔处设有圆形凸台。

有益效果，所述应力筒可通过改变其端面的直径、厚度以及挠度，制成不同量程的压力传感器，在应力筒的端面设置圆形凸台，工作人员在制造不同量程的压力传感器时便只需对圆形凹台进行操作，并且只在对入射的光进行反射的区域设置圆形凸台工作人员在对应力筒进行打磨时就可以只对圆形凸台进行打磨，方便了工作人员的操作。

进一步，所述应力筒的端面与支撑环通过螺纹连接。