一种光纤光栅流体压力传感器的制作方法

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤光栅流体压力传感器。

背景技术：

气、液等流体的压力是工业生产中十分常见且重要的测量对象，如压力容器、煤气管道、输油管道等压力状态监测，异常的压力状态是它们可能出现损伤、破坏的前奏，因此通过监测压力可实现事故预警，为此，准确可靠的压力监测传感器显得非常重要。

传统的压力传感器基于电阻应变计、MEMS等技术来设计，但这些传感技术都存在体积大、引线数量多、弱电信号稳定性差等缺陷，因此，随着微型易集成、抗电磁干扰能力强及波长信号不受信号光源功率波动影响等优势的光纤光栅传感技术的出现，进而产生了基于光纤光栅传感技术的新型压力传感器。

现有的光纤光栅压力传感器普遍将光纤光栅直接粘贴在平膜片或者C型管表面，通过测量平膜片或者C型管在压力作用下产生的应变来反演压力的大小，这种受限于平膜片或者C型管的材料弹性极限，因此传感器灵敏度不高，且光纤光栅区域全部粘贴，易出现啁啾现象导致传感器失效。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种光纤光栅流体压力传感器，较好地解决了现有光纤光栅压力传感器不利于进行高灵敏的压力测量的技术问题，光纤光栅密封牢固可靠，双平膜片产生更大变形，灵敏度更高。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种光纤光栅流体压力传感器，包括上盖、上平膜片、压力室、下平膜片、下盖、连接筒、光纤光栅和胶黏剂；所述上盖和下盖均为一端开口的圆筒形，二者直径相等，开口端相对；所述压力室为两端开口的圆筒结构，位于上盖和下盖之间，直径与上盖和下盖的直径相等；所述上平膜片和下平膜片均为圆形薄片，外径与压力室的外径相等，中心设有通孔；所述上平膜片的上表面与上盖开口端的下表面固定，上平膜片的下表面与压力室的上表面固定；所述下平膜片的上表面与压力室的下表面固定，下平膜片的下表面与下盖开口端的上表面固定；所述连接筒为圆筒结构，外径小于压力室的内径，连接筒上下两端的外表面分别与上平膜片和下平膜片的中心通孔配合并固定；所述光纤光栅位于连接筒内部的空腔内，两端的光纤经拉伸后通过胶黏剂粘贴固定于连接筒的上下两端。

优选地，所述上盖和下盖的侧壁上均设置有一个出纤孔，分别用于引出光纤。

优选地，所述压力室的侧壁上设置有流体入口，用于外界流体进入压力室内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)与将光纤光栅区域全部粘贴在平膜片或者C型管等弹性结构表面相比，本实用新型中的光纤光栅位于连接筒内部，光栅部分不粘贴，不会啁啾，更稳定。

(2)采用两个平膜片作为弹性元件，且将平膜片的变形转化为对连接筒的拉伸，进而拉伸光纤光栅，双平膜片变形更大，提高了灵敏度。

(3)结构简单，体积小，光纤光栅密封牢固可靠。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种光纤光栅流体压力传感器的结构组成示意图。

图2是本实用新型所提供的一种光纤光栅流体压力传感器中上平膜片的结构示意图。

附图标记说明：1、上盖；2、上平膜片；3、压力室；3-1、流体入口；4、下平膜片；5、下盖；6、连接筒；7、光纤光栅；8、胶黏剂。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1和图2所示，本实用新型公开了一种光纤光栅流体压力传感器，包括上盖1、上平膜片2、压力室3、下平膜片4、下盖5、连接筒6、光纤光栅7和胶黏剂8；所述上盖1和下盖5均为一端开口的圆筒形，二者直径相等，开口端相对；所述压力室3为两端开口的圆筒结构，位于上盖1和下盖5之间，直径与上盖1和下盖5的直径相等；所述上平膜片2和下平膜片4均为圆形薄片，外径与压力室3的外径相等，中心设有通孔；所述上平膜片2的上表面与上盖1开口端的下表面固定，上平膜片2的下表面与压力室3的上表面固定；所述下平膜片4的上表面与压力室3的下表面固定，下平膜片4的下表面与下盖5开口端的上表面固定；所述连接筒6为圆筒结构，外径小于压力室3的内径，连接筒6上下两端的外表面分别与上平膜片2和下平膜片4的中心通孔配合并固定；所述光纤光栅7位于连接筒6内部的空腔内，两端的光纤经拉伸后通过胶黏剂8粘贴固定于连接筒6的上下两端。

具体地，所述上盖1和下盖5的侧壁上均设置有一个出纤孔，分别用于引出光纤。

具体地，所述压力室3的侧壁上设置有流体入口3-1，用于外界流体进入压力室3内。

实施例

一种光纤光栅流体压力传感器的工作流程如下：

首先，将光纤光栅7穿过连接筒6，使得栅区置入连接筒6内部，然后施加作用力拉伸光纤光栅7，并使得波长漂移1nm后，在连接筒6两端塞入胶黏剂8，待胶黏剂8凝固后，再撤去作用力，则光纤光栅7在连接筒6内部固定并处于绷紧状态；

其次，将带有光纤光栅7的连接筒6上端插入上平膜片2中心的通孔内，并采用激光焊接固定，然后将光纤光栅7上端的尾纤穿过上盖1圆柱壁上的出纤孔引出，将上盖1的开口端与上平膜片2同心对准，并采用激光焊接将平膜片2的上表面和所述上盖1开口端的下表面固定，然后，将压力室3与上平膜片2同心对准，采用激光焊接将上平膜片2的下表面和所述压力室3的上表面固定；

再次，采用相同的方式，将连接筒6下端插入下平膜片4中心的通孔内，同时，自然地，压力室3与下平膜片4同心对准，使下平膜片4的上表面和压力室3的下表面固定，采用激光焊接固定住连接筒6与下平膜片4、以及压力室3与下平膜片4；

最后，将光纤光栅7下端的尾纤穿过下盖5圆柱壁上的出纤孔引出，将压力室3与下平膜片4同心对准，采用激光焊接将下平膜片4的下表面和所述下盖5开口端的上表面固定，完成传感器封装制造。

外界被测流体通过流体入口3-1进入压力室3内，引起上平膜片2向上变形，而下平膜片4向下变形，从而拉伸连接筒6，进而拉伸两端固定在其内部的光纤光栅7，光纤光栅7波长出现漂移。在实验室内通过测试标定，即可得到波长漂移量和外界压力直接的函数关系，然后开展现场测量时，得到光纤光栅7的波长漂移情况，结合标定得到的函数关系，即可反推出被测现场的压力情况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。