一种用于管道检测的椭球形光纤压力传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其包括陶瓷外壳、碳纤维材料层、弹性填充层、陶瓷底座以及光纤固定支撑壳体；其中，所述碳纤维材料层包覆于陶瓷外壳的外表面；所述陶瓷底座设置于陶瓷外壳内的底部；所述光纤固定支撑壳体置于陶瓷底座上，其表面凹槽内盘置一根光纤，其内还固定一根弹簧；所述弹性填充层填充于光纤固定支撑壳体、陶瓷底座外，并收容于陶瓷外壳内。本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器能迅速准确地感应来自不同方向的压力信号，直接将压力信号准确的传递给球体内的光纤，提高了传感器的应变传递率和压力敏感度，大大减小了测量时的误差，降低了成本。
【专利说明】-种用于管道检测的椭球形光纤压力传感器 【【技术领域】】
[0001] 本实用新型涉及一种压力传感器，具体涉及一种用于管道检测的椭球形光纤压力 传感器，属于光纤传感【技术领域】。 【【背景技术】】
[0002] 近年来，光纤传感器因具有灵敏度高，体积小，抗电磁干扰，无需供电等独特的优 点而备受瞩目。对于易燃易爆环境下的压力实时检测，传统的压电传感器由于产生电信号 容易引发燃烧爆炸，因此不适合在此环境下应用。光纤压力传感器因其传输和传感的都是 光信号而不受此限制。
[0003] 在光纤压力传感系统中使用的压力传感器有Fabry-Perot型、光纤光栅型、拉曼 和布里渊分布式光纤型等。其中，Fabry-Perot型压力传感器具有高的灵敏度和温度稳定 性，但传感器内部的薄膜操作时极易破碎，且测试分析比较复杂。光纤光栅压力传感器是目 前采用较多的光纤压力传感器，但其封装工艺复杂，封装材料的选择和结构的设计直接决 定了传感器的灵敏度和测量准确性，且光纤光栅的应变和温度交叉敏感问题也额外增加了 温度补偿的成本。
[0004] 近年来，有使用拉曼和布里渊分布式光纤传感进行管道检测的，但这两种方式都 是对管道外壁进行检测，通过温度变化和静态形变来判断管道的泄漏情况，存在一定的局 限性，并且成本昂贵，对于已建设的管道，光纤的敷设也是一个不易解决的难题。
[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种新型的用于管道检测的椭球形光 纤压力传感器，以克服现有技术中的所述缺陷。 【实用新型内容】
[0006] 为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低、检测结果准 确且使用寿命长的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种用于管道检测的椭球形光 纤压力传感器，其包括陶瓷外壳、碳纤维材料层、弹性填充层、陶瓷底座以及光纤固定支撑 壳体；其中，所述碳纤维材料层包覆于陶瓷外壳的外表面；所述陶瓷底座设置于陶瓷外壳 内的底部；所述光纤固定支撑壳体置于陶瓷底座上，其表面凹槽内盘置一根光纤，其内还固 定一根弹簧；所述弹性填充层填充于光纤固定支撑壳体、陶瓷底座外，并收容于陶瓷外壳 内。
[0008] 本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器进一步设置为：所述陶瓷外 壳呈椭球形，其表面布置有呈蜂窝状的孔。
[0009] 本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器进一步设置为：所述弹性填 充层具体为聚氨酯材质的弹性填充层。
[0010] 本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器进一步设置为：所述光纤固 定支撑壳体的底部为半球壳体，曲率半径为15mm ;顶部为半椭球壳体，曲率半径为11. 2mm ; 其从中间一分为二，由左右两部分组成，底部相连；所述弹簧抵接在左右两部分光纤固定支 撑壳体之间。
[0011] 本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器还设置为：所述光纤上固定 有尾纤护套，该尾纤护套粘接于陶瓷外壳、碳纤维材料层上，其一部分延伸入陶瓷外壳内， 一部分延伸出碳纤维材料层外。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的用于管道检测的 椭球形光纤压力传感器结构简单、成本低、使用寿命长，其能迅速准确地感应来自不同方向 的压力信号，直接将压力信号准确的传递给球体内的光纤，提高了传感器的应变传递率和 压力敏感度，大大减小了测量时的误差，降低了成本。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0013] 图1是本实用新型的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器的结构示意图。
[0014] 图2是本实用新型在进行管道泄漏检测的应用场景示意图。 【【具体实施方式】】
[0015] 请参阅说明书附图1所示，本实用新型为一种用于管道检测的椭球形光纤压力传 感器，其由陶瓷外壳1、碳纤维材料层2、弹性填充层3、陶瓷底座4以及光纤固定支撑壳体5 等几部分组成。
[0016] 其中，所述陶瓷外壳1呈椭球形，其表面布置有呈蜂窝状的孔，有利于管道内的气 体或液体通过陶瓷外壳1表面的孔渗透到内部，当管道内气体或液体压力变化时，导致陶 瓷壳体1内部的弹性填充层3发生弹性形变。
[0017] 所述碳纤维材料层2包覆于陶瓷外壳1的外表面，其透水透气，防震抗摔，用于保 护陶瓷壳体1。
[0018] 所述陶瓷底座4设置于陶瓷外壳1内的底部。
[0019] 所述光纤固定支撑壳体5置于陶瓷底座4上，其表面凹槽内盘置一根光纤7。所 述光纤固定支撑壳体5还固定一根弹簧6。具体的说，所述光纤固定支撑壳体5是由复合 材料制成的中空结构，底部为半球壳体，曲率半径为15mm，顶部为半椭球壳体，曲率半径为 11. 2_，从中间一分为二，由左右两部分组成，底部相连。所述弹簧6抵接在左右两部分光 纤固定支撑壳体5之间。当传感器置于压力管道内时，传感器处于正常状态，光纤固定支撑 壳体5受管道内压力作用，呈开启状态，当管道压力减小，弹簧6使光纤固定支撑壳体5向 中间闭合。
[0020] 进一步的，所述光纤固定支撑壳体5顶部椭球的半径数值为传感光纤的临界曲率 半径。所述临界曲率半径根据如下公式计算得到：
【权利要求】
1. 一种用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其特征在于：包括陶瓷外壳、碳纤维 材料层、弹性填充层、陶瓷底座以及光纤固定支撑壳体；其中，所述碳纤维材料层包覆于陶 瓷外壳的外表面；所述陶瓷底座设置于陶瓷外壳内的底部；所述光纤固定支撑壳体置于陶 瓷底座上，其表面凹槽内盘置一根光纤，其内还固定一根弹簧；所述弹性填充层填充于光纤 固定支撑壳体、陶瓷底座外，并收容于陶瓷外壳内。
2. 如权利要求1所述的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其特征在于：所述陶 瓷外壳呈椭球形，其表面布置有呈蜂窝状的孔。
3. 如权利要求1所述的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其特征在于：所述弹 性填充层具体为聚氨酯材质的弹性填充层。
4. 如权利要求1所述的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其特征在于：所述 光纤固定支撑壳体的底部为半球壳体，曲率半径为15mm ;顶部为半椭球壳体，曲率半径为 11. 2_ ;其从中间一分为二，由左右两部分组成，底部相连；所述弹簧抵接在左右两部分光 纤固定支撑壳体之间。
5. 如权利要求1所述的用于管道检测的椭球形光纤压力传感器，其特征在于：所述光 纤上固定有尾纤护套，该尾纤护套粘接于陶瓷外壳、碳纤维材料层上，其一部分延伸入陶瓷 外壳内，一部分延伸出碳纤维材料层外。
【文档编号】G01L11/02GK204115940SQ201420435734
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月3日 优先权日:2014年8月3日
【发明者】王东方 申请人:王东方