[发明专利]一种高灵敏度光纤光栅流速传感器

摘要

本发明公开了一种高灵敏度光纤光栅流速传感器，该传感器主要由圆筒(1)，以及安装在圆筒(1)内的光栅基座(2)、阻流靶(7)和限位装置组成；光栅基座(2)内安装有光纤光栅(4)，光栅(4)两端固定，中间悬空；阻流靶(7)上的压针(8)，压在悬空拉紧的光栅(4)中点。流体冲击阻流靶(7)，阻流靶压针(8)压拉紧的光栅(4)中点。本发明传感器最小测量值和灵敏度都在每秒零点几毫米量级。 1

主权项

1.一种高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是主要由圆筒(1)，以及安装在圆筒(1)内的光栅基座(2)、阻流靶(7)和限位装置组成；光栅基座(2)内安装有光纤光栅(4)，光栅(4)两端固定，中间悬空；阻流靶(7)上的压针(8)，压在悬空拉紧的光栅(4)中点。流体冲击阻流靶(7)，阻流靶压针(8)压拉紧的光栅(4)中点。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是所述的光栅基座(2)外形为圆柱体，圆柱体高9‑11mm，直径29‑30mm；圆柱体一个圆面的中间有一直径10mm、深2mm且与光栅基座(2)同轴的圆洞(3)；在圆洞(3)周围，相对中心轴对称地开有四个直径4mm的轴向通孔(6)。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是在开有圆洞(3)的圆面上，沿径向开有0.3mm宽的凹槽，凹槽在靠近圆洞(3)边缘时，深0.3mm；远离圆洞(3)，凹槽逐渐加深，在光栅基座(2)的经向边缘，凹槽穿过光栅基座(2)的另一面。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是将一根刻有10mm长光栅(4)的光纤，去掉光栅(4)两边约14‑16mm长的光纤涂覆层，用强力固化胶将去掉涂覆层的光纤固定在所述的凹槽中，使得光栅(4)刚好悬空横跨圆洞(3)经向，与光栅基座(2)面平行，和圆洞(3)两侧形成一个简支梁，光纤两端从光栅基座(2)另一面引出。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是所述的阻流靶(7)为一圆片，圆片厚度为1.5‑2.5mm，圆片厚度薄些好，但要保证圆片的刚性；圆片径向相对两侧开有与定位销匹配的弧形口。

6.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是阻流靶(7)圆片的一面中间沿径向固定有一根与圆片形成一体的圆柱体压针(8)，圆柱体压针(8)长5‑7mm，直径06.‑0.8mm，圆柱体压针(8)的轴线与圆片面平行，圆柱体压针(8)的中心对准圆片中心。

7.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是光栅基座(2)安装在圆筒(1)中，光栅基座(2)引出光纤的一面与圆筒(1)一端圆面平齐，光栅基座(2)安装光栅(4)的一面朝着圆筒(1)里面。

8.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是所述的阻流靶(7)置于圆筒(1)内，阻流靶(7)有压针(8)的一面对着光栅基座(2)安装光栅(4)的一面；

9.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是所述的限位装置由定位销(10)和定位螺丝(11)组成，该限位装置使得阻流靶(7)的压针(8)垂直靠近光栅基座(2)的光栅(4)，并保证阻流靶(7)不致转动和从圆筒(1)中脱出。

10.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤光栅流速传感器，其特征是所述的圆筒(1)、光栅基座(2)和阻流靶(7)，其尺寸依据实际应用情况有所变化，但光栅基座(2)的直径不宜太大，以免影响待测流体的流动状态；光栅基座(2)的直径不宜小于10mm，小于10mm不利于光栅简支梁的构建和光栅信号的读取；阻流靶(7)圆片直径越大，测量灵敏度越高，最大测量值越小；阻流靶(7)圆片直径越小，测量灵敏度越低，最大测量值越大。