纤的光强度减 少，所W低压侧光通量呈递增趋势，同时保持较好的线性度。
[0017]光通量比随位移变化曲线如图7所示，不难看出，通过比值形式的输出结果从恒 值1开始逐渐增大。输出值为1时即为传感器无压力差，活塞处于中间平衡位置无滑动，两 侧输出光强度相等。而当传感器内存在流体压力差时，平衡被打破，一侧输出光强度升高， 另一侧降低，其输出值快速成倍增加。所W，通过比值处理W后，传感器的输出值得到了大 幅度的放大，从而有效的提高了传感器的灵敏度；同时，传感器输出值仍然保持着很好的线 性度。
[0018]本发明与现有技术相比，主要优点如下；经过结构设计、理论研究与实验分析可 知，该传感器具有较小的结构、较高的精确度与可靠性、较好的适应性与互换性等优点，实 用性极强，输出信号经光电转换及信号处理计算后输出值将成倍变化，从而提高了检测灵 敏度，该传感器能适用于多个压差检测场合。
[0019] 同时，该差压传感器采用活塞式结构作为压力探测器件，在遇到流体压力时，活塞 是平移运动，仅需根据活塞的平移量即可计算出流体压力差，对于光纤传感的要求更低，计 算和测量更为简单，且活塞结构更加稳定，不易受外界干扰，不易损坏，使用寿命更为长久， 使得传感器的可靠性、适应性及互换性都有了较大进步，适宜用作流体差压的测量；传感器 的强度补偿原理更为简单，实用性更强。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明中探头结构的剖面结构示意图，其中，101表示光源，102表示待测流体； 图3为传感器强度补偿方法原理图； 图4是反射光锥与接收光纤位置关系图； 其中；103是指反射面，104是指出射光斑，105是指反射光锥端面，106是指接收光纤端 面，107是指反射光锥端面与RF相切，108是指反射光锥端面与RF相容，109是指反射光锥 端面与RF相交； 图5是高压侧光通量变化曲线图； 图6是低压侧光通量变化曲线图； 图7是光通量比随位移变化曲线。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图对本发明作进一 步地详细描述， 实施例： 参照图1和图2,本实施例提供一种单活塞阻巧式光纤差压传感器，包括探头结构1、光 敏元件2和信号处理模块3， 探头结构1包括壳体11，壳体11为筒形结构，壳体11内滑动设置有活塞12,活塞12 的材质为硬质合金，活塞12与壳体11的内壁之间设置有密封圈18,活塞12的两端分别设 置有一个弹黃14,两个弹黃14的一端均固定于活塞12上，且活塞12与两个弹黃14同轴， 壳体11的两端分别密封固定有端盖13,两个弹黃14的另一端分别固定于所对应的端盖13 上，两个弹黃14的结构及规格均相同，在流体通孔17均与外部大气相连通的状态下，活塞 12位于壳体11的正中央位置，两个弹黃14均处于自然状态，即弹黃14无拉伸与压缩形变， 两个端盖13上的相对位置上分别开设有一个贯通所在端盖13的探头插孔131，两个探头 插孔131内位于端盖13内侧的端口处分别密封设置有透光片15,透光片15采用透明的玻 璃片，两个探头插孔131内位于透光片15的外侧分别设置有指向活塞12的光纤探头19， 光纤探头19均与活塞12的端面相垂直，探头插孔131内设置有内螺纹，光纤探头19分别 旋紧固定于探头插孔131内，活塞12两端与光纤探头19相对的位置处分别固定有反光片 16,两个探头插孔131均开设在所在端盖13的正中屯、位置，两个探头插孔131、活塞12 =者 同轴，其中一个光纤探头19到该光纤探头19所对应的反光片16的距离与另一个光纤探头 19到另一个反光片16的距离相同； 光纤探头19中的光纤束包括入射光纤191和出射光纤192,入射光纤191与接收光纤 192在光纤探头19内相互平行设置，入射光纤191共一根，接收光纤192是单根尺寸参数为 50 + 3 /^^的多模光纤，接收光纤192 ^入射光纤191为中屯、依次紧密排布组成一圆形的光 纤束结构，且入射光纤191与接收光纤192之间的边界距离为130-140 两个光纤探头 19中接收光纤192的出射端分别与一个光敏元件2相连，每个光敏元件2对应连接有一个 信号处理模块3 ; 端盖13的中部设置有伸入壳体11内的凸起部131，凸起部131是与壳体11内径相匹 配的圆柱形结构，凸起部131与壳体11内壁之间设置有密封圈18,凸起部131上沿壳体11 的长度方向开设有弹黃定位槽132,弹黃定位槽132为环形槽，且弹黃定位槽132的内径小 于等于弹黃14内径，弹黃定位槽132外径大于等于弹黃14的外径，弹黃14的一端伸在并 固定于弹黃定位槽132内，壳体11两端的侧壁上分别开设有一个与壳体11内腔连通的流 体通孔17,每个流体通孔17与位于该端的端盖13上的凸起部131相对应，凸起部131上对 应流体通孔17的位置处开设有与弹黃定位槽132相连通的通孔133,流体依次通过流体通 孔17和通孔133流入到壳体11内部的腔室内。
【主权项】
1. 一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：包括探头结构（I)、光敏元件（2) 和信号处理模块（3)，所述探头结构（1)包括包括壳体（11)，壳体（11)为筒形结构，壳体 (11)内滑动设置有活塞（12)，活塞（12)的两端分别设置有一个弹簧（14)，两个弹簧（14)的 一端均固定于活塞（12)上，壳体（11)的两端分别密封固定有端盖（13)，两个弹簧（14)的 另一端分别固定于所对应的端盖（13)上，两个端盖（13)上的相对位置上分别开设有一个 贯通所在端盖（13)的探头插孔（131)，两个探头插孔（131)内分别密封设置有透光片（15)， 两个探头插孔（131)内位于透光片（15)的外侧分别设置有指向活塞（12)的光纤探头（19)， 光纤探头（19)均与活塞（12)的端面相垂直，活塞（12)两端与光纤探头（19)相对的位置处 分别固定有反光片（16)，壳体（11)两端的侧壁上或两个端盖（13)上分别开设有一个与壳 体（11)内腔连通的流体通孔（17)，两个光纤探头（19)中接收光纤的出射端分别与一个光 敏元件（2)相连，每个光敏元件（2)对应连接有一个信号处理模块（3)。2. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：光纤探头 (19)中的光纤束包括入射光纤（191)和出射光纤（192)，入射光纤（191)与接收光纤（192) 在光纤探头（19)内相互平行设置，入射光纤（191)共一根，接收光纤（192)是单根尺寸参数 为50±3 ?的多模光纤，接收光纤（192)以入射光纤（191)为中心依次紧密排布组成一圆 形的光纤束结构，且入射光纤（191)与接收光纤（192)之间的边界距离为130-1403. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：两个弹簧 (14)的结构及规格均相同，在流体通孔（17)均与外部大气相连通的状态下，活塞（12)位于 壳体（11)的正中央位置，两个弹簧（14)均处于自然状态。4. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：两个探头插 孔（131)均开设在所在端盖（13)的正中心位置，两个探头插孔（131)、活塞（12)三者同轴， 自然状态下，其中一个光纤探头（19)到该光纤探头（19)所对应的反光片（16)的距离与另 一个光纤探头（19)到另一个反光片（16)的距离相同。5. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：透光片（15) 为玻璃片，透光片（15)均设置于探头插孔（131)位于端盖（13)内侧的端口处。6. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：探头插孔 (131) 内设置有内螺纹，光纤探头（19)分别旋紧固定于探头插孔（131)内。7. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：端盖（3)的 中部设置有伸入壳体（11)内的凸起部（131)，凸起部（131)与壳体（11)内壁之间设置有密 封圈（18)，凸起部（131)上沿壳体（11)的长度方向开设有弹簧定位槽（132)，弹簧定位槽 (132) 为环形槽，且弹簧定位槽（132)的内径小于等于弹簧（14)内径，弹簧定位槽（132)外 径大于等于弹簧（14)的外径，弹簧（14)的一端伸在并固定于弹簧定位槽（132)内。8. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：凸起部（131) 是与壳体（11)内径相匹配的圆柱形结构。9. 根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：两个流体通 孔（17)分别开设于壳体（11)两端的侧壁上，每个流体通孔（17)与位于该端的端盖（13)上 的凸起部（131)相对应，凸起部（131)上对应流体通孔（17)的位置处开设有与弹簧定位槽 (132)相连通的通孔（133)，流体依次通过流体通孔（17)和通孔（133)流入到壳体（11)内 部的腔室内。10.根据权利要求1所述一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，其特征在于：活塞（12)与 壳体（11)的内壁之间设置有密封圈（18)，端盖（13)与壳体（11)的内壁之间也设置有密封 圈（18)。
【专利摘要】本发明提供一种单活塞阻尼式光纤差压传感器，壳体内滑动设置有活塞，活塞的两端分别设置有弹簧，壳体的两端固定有端盖，弹簧的另一端分别固定于所对应的端盖上，端盖上的相对位置上分别开设有贯通所在端盖的探头插孔，探头插孔内密封设置有透光片，探头插孔内位于透光片的外侧设置有指向活塞的光纤探头，活塞两端与光纤探头相对的位置处分别固定有反光片，壳体两端的侧壁上开设有与壳体内腔连通的流体通孔，两个光纤探头中接收光纤的出射端分别与光敏元件相连，每个光敏元件对应连接有一个信号处理模块。以解决现有差压传感器在很多场合并不适用，实用性不强，测量精度不够，无法满足实际压差测量要求的问题。本发明属于压差检测领域。
【IPC分类】G01L13/02
【公开号】CN104977119
【申请号】CN201510402343
【发明人】胡浩, 钟丽琼, 陈明强
【申请人】贵州大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月10日