光纤温度压力传感器的制造方法
【专利摘要】一种光纤温度压力传感器，它包括进压圆筒、主体套筒、传压装置、传感器探头、压紧螺钉、光栅保护套筒，其特征是所述传压装置包括金属波纹管、锥形法兰、压紧锥块和铜垫圈；金属波纹管材质为不锈钢，表面镀金，金属波纹管一端封闭、一端开口，金属波纹管封闭端的内径小于开口端内径，金属波纹管开口端外表面与锥形法兰内孔为间隙配合，金属波纹管开口端内表面与压紧锥块的第二段外表面过盈配合；将金属波纹管插入到锥形法兰中，再将压紧锥块压人金属波纹管中，金属波纹管第二段端面、压紧锥块第二段端面以及锥形法兰阶梯孔中的大孔底面三者齐平，用激光焊接机对三者缝隙处进行激光焊接，形成均匀密实的第四焊缝。
【专利说明】
光纤温度压力传感器
技术领域
[0001]本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种光纤温度压力传感器，尤其适用于油气井下温度、压力参数的监测。
【背景技术】
[0002]目前我国在监测油井下温度、压力参数时，因电子传感器具有测量精度高、显示方法直观以及获取资料可靠的特点，是目前应用最广泛的井下测量仪之一。而电子类传感器通常是由电子元器件组装而成，电路板尺寸相对较大、寿命短、易损坏、易被外界干扰，下入油气井的深度有限、能长期工作温度较低；电子类传感器为有源带电设备，在井下易燃易爆环境中，具有电打火的安全隐患。
[0003]基于FBG和光纤F-P腔的光纤传感器具有寿命长、传输距离长、不带电、耐恶劣环境和抗电磁干扰等特点，适于在航空航天、高温油气井和国防等领域的监测应用。通过特殊的封装结构，使其对待测参量敏感，通过FBG波长的变化以及F-P腔腔长的变化实现参数监测，例如温度、压力、应变、加速度等。目前，国内外在油气井监测过程中，大多通过FBG监测温度，井下温度发生变化时，FBG的波长发生变化;通过F-P腔监测压力，井下压力发生变化时光纤F-P腔的腔长发生变化，致使光谱发生变化，通过软件对光谱进行采集、分析和计算，最终得到井下的温度和压力值。
[0004]光纤F-P腔与FBG作为传感器的传感器探头，其材料为石英，封装时需要先将其用胶粘接或玻璃焊料高温熔化等固定于金属基体上，然后对传感器探头和金属基体进行密封保护。在进行监测时，传感器探头需要和被测介质直接接触，胶和玻璃焊料与油井下的液气成分在高温下发生化学反应，从而使其固定密封作用失效，传感器损坏;玻璃管在生产过产中，难免会有轻微缺陷，而油井下氢离子浓度又特别高，氢分子会在玻璃管中扩散，扩散同时与缺陷会发生化学反应，产生氢损，使信号衰减严重，甚至消失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种新型的光纤温度压力传感器，采用表面镀膜且一端封闭的金属波纹管将被测介质进行隔离，使传感器传感器探头F-P腔与腐蚀性弱的介质(作为保护介质)直接接触，同时金属波纹管也实现压力传导。被测介质压力发生变化经过波纹管传导给保护介质，最终作用在传感器传感器探头F-P腔上，F-P腔腔长发生变化，经过解调得出压力值；当温度变化时FBG波长发生变化，经过解调得出温度值。具有尺寸小、精度高、寿命长、长期监测稳定性好等特点，特适用于油井下温度和压力监测。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种光纤温度压力传感器，它包括进压圆筒、主体套筒和传压装置，进压圆筒和主体套筒左端通过螺纹联接，进压圆筒和主体套筒的套叠部位设置有第一密封圈，进压圆筒和主体套筒的对接部通过激光焊接实现密封;传压装置自主体套筒左端插入与主体套筒内腔的台阶面配合，通过进压圆筒挤压传压装置并使传压装置和主体套筒接触面产生金属变形实现密封； 其特征是所述传压装置包括金属波纹管、锥形法兰、压紧锥块和铜垫圈;锥形法兰分为第一段和第二段，第一段设置成截圆台，截圆台的斜面形成第二外锥面，第二段设置成圆柱，锥形法兰内腔设置有阶梯孔，在第二段的端面上位于外表面与阶梯孔之间设置有第二环状凹槽，第二环状凹槽的横截面为V形;压紧锥块分为第一段和第二段，第一段设置为锥度为5°的截圆台，截圆台的斜面形成第一外锥面，第二段为圆柱；金属波纹管材质为不锈钢，表面镀金，金属波纹管一端封闭、一端开口，金属波纹管封闭端的内径小于开口端内径，金属波纹管开口端外表面与锥形法兰内孔为间隙配合，金属波纹管开口端内表面与压紧锥块的第二段外表面过盈配合;将金属波纹管插入到锥形法兰中，再将压紧锥块压人金属波纹管中，金属波纹管第二段端面、压紧锥块第二段端面以及锥形法兰阶梯孔中的大孔底面三者齐平，用激光焊接机对三者缝隙处进行激光焊接，形成均匀密实的第四焊缝。
[0007]本方案的具体特点还有，所述进压圆筒包括第一端和第二端，第一端直径小于第二端直径，第一端圆周方向上设置有外螺纹和密封圈槽，第一端端面上设置有第一 V形凹槽，所述进压圆筒中心沿轴向设置有光孔，在进压圆筒侧面设置有螺纹孔，用于和其它设备进行连接和传输被测介质。
[0008]光纤温度压力传感器还包括传感器探头、压紧螺钉、光栅保护套筒、光纤固定装置和保护钢管固定密封装置，传感器探头从主体套筒右端插入，通过压紧螺钉挤压传感器探头并使传感器探头和主体套筒接触面产生金属变形实现密封;主体套筒右端外缘与光栅保护套筒通过螺纹联接，在主体套筒和光栅保护套筒套叠部分设置第二密封圈，在主体套筒和光栅保护套筒对接部通过激光焊接实现密封;光纤固定装置自光栅保护套筒左端插入到光栅保护套筒内；光栅保护套筒和保护钢管固定密封装置通过螺纹联接，通过第三密封圈和第三激光焊接部密封。
[0009]所述主体套筒右端沿轴线方向从右向左设置的阶梯孔依次是小内螺纹孔、小锥孔和小圆孔;主体套筒左端沿轴线方向从左向右设置的阶梯孔依次是大内螺纹孔、大圆孔、大锥孔和中圆孔，中圆孔与小圆孔相通。
[0010]铜垫圈材质为黄铜，外表面为圆柱形，中间开有一定大小的通孔，两端设置有倒角。
[0011 ]固定有金属波纹管的锥形法兰自主体套筒左端插入，当金属波纹管插入到中圆孔中时，锥形法兰的第二外锥面与主体套筒的大锥孔内锥面接触，铜垫圈安装在主体套筒左侧的大圆孔内并与大圆孔间隙配合;进压圆筒与主体套筒左端螺纹联接，传压装置在进压圆筒的推顶下，使铜垫圈产生金属变形，设置在进压圆筒第一端端面的第一 V形槽和设置在锥形法兰第二段端面上的第二 V形槽加剧了铜垫圈的金属变形，使密封更可靠，同时锥形法兰的第二外锥面与主体套筒的大锥孔内锥面也发生金属变形，所述两个金属变形保证了传压装置传压以及被测介质与保护介质被隔离的有效性和长久性。
[0012]所述光纤固定装置包括金属圆垫、橡胶圆垫和小压紧螺钉，均设有内孔，金属圆垫和橡胶圆垫与光栅保护套筒的中圆孔间隙配合，橡胶圆垫材料为聚四氟乙烯，内孔孔径为
0.3mm，将第一光纤段依次穿过金属圆垫、橡胶圆垫和小压紧螺钉的内孔，使金属圆垫和橡胶圆垫套装在光栅保护套筒的中圆孔内，将第一尾纤拉直，拧紧小压紧螺钉，橡胶圆垫发生变形，将第一尾纤抱死，从而实现对光纤的固定。
[0013]本发明的有益效果是:本发明的光纤温度压力传感器，在充分利用金属变形和激光焊接的基础上，采用金属波纹管、锥形法兰、压紧锥块和铜垫圈组成的特殊传压装置在进压圆筒的推顶下，将被测介质进行隔离，阻止被测介质与传感器传感器探头直接接触，使传感器传感器探头与保护介质直接接触，防止传感器传感器探头被被测介质腐蚀，同时该特殊传压装置中的金属波纹管又能实现传压作用，保证了光纤温度压力传感器在高温高压下监测的长期稳定性及有效性，最大程度的增长了传感器的寿命。
[0014]本发明的光纤温度压力传感器，在充分利用挤压变形的基础上，采用金属圆垫、橡胶圆垫和小压紧螺钉组成的光纤固定装置将传感器尾纤紧紧抱死，防止传感器在封装以及安装下井过程中由于不小心拉扯等原因，加之光纤在光栅固定基座粘胶处容易产生应力集中，使光纤在光栅固定基座粘胶处断掉。
[0015]本发明的光纤温度压力传感器，其光栅在光栅固定基座上采用单点胶粘接，使光栅尽可能地处于自由状态，从而避免了双点胶粘接时由于温度变化，加之胶与金属膨胀系数差别较大，使靠近插芯的胶粘接点与毛细管氢氧焰焊接点之间的光纤产生附加拉应力甚至被拉断，影响信号传输的有效性。
[0016]本发明的光纤温度压力传感器最主要是提高了用于监测压力的F-P腔的寿命，且传感器的各项性能均表现良好，压力量程0-60MPa，在常温、120°C和150°C下对传感器进行压力标定，其线性拟合度R2>0.99999，传感器压力系数为229nm/MPa，精度小于0.05%FS，分辨率达到0.004MPa，腔长飘移6nm/年。
【附图说明】
[0017]图1是光纤温度压力传感器二维图；图2是进压圆筒三维实体图；图3是传压装置三维装配图；图4金属波纹管三维实体图；图5压紧锥块二维剖视图；图6是锥形法兰二维剖视图；图7是I局部放大图；图8是Π局部放大图；图9是A局部放大图；图10是光栅保护基座三维实体图；图11是传感器探头二维剖视图；图12是F-P腔结构示意图；图13是主体套筒二维剖视图；图14是金属插芯二维剖视图；图15是光栅保护套筒第二端剖视图；图16是传感器标定图；图17是传感器腔长最大差值图。
[0018]图中:1-进压圆筒；2-铜垫圈；3-锥形法兰;4-金属波纹管；5-保护介质；6_主体套筒;7-玻璃焊料;8-第二密封圈；9-金属插芯；10-压紧螺钉；11-光栅；12-第三激光焊接部；13-金属圆垫；14-橡胶圆垫；15-小压紧螺钉;16-第一双锥卡套；17-第二双锥卡套；18-第一压紧螺钉；19-螺帽；20-不锈钢钢管；21-压紧螺母;22-第三密封圈；23-粘胶点；24-光栅保护套筒;25-光栅保护基座;26-第二激光焊接部;27-石英毛细玻璃管;28-毛细管保护套筒；29-压紧锥块;30-第一密封圈；31-第一激光焊接部;41-第四焊缝;43-特大圆孔;44-大内螺纹;45-大圆孔;46-大锥孔;47-中圆孔;48-小圆孔;49-小锥孔;50-小内螺纹孔;51 -第一 V形凹槽;52-第二 V形凹槽;53-第一圆孔;54-第二圆孔;55-第三圆孔;56-第四圆孔;57-第五圆孔;61-第一外锥面;62-第二外锥面;63-锥孔A;64-大圆孔A;65-螺纹孔A;66-中圆孔A;67-小圆孔A; 71-第一尾纤;72-第二氢氧焰熔接点；73-第二尾纤纤芯;74-第一氢氧焰熔接点；75-第一尾纤纤芯；76-第一尾纤涂覆层;80-F-P腔;91-粘胶圆孔;92-小圆凹槽;93-矩形开
□ O
【具体实施方式】
[0019]一种光纤温度压力传感器，该温度压力传感器由进压圆筒1、主体套筒6、传压装置、传感器探头、压紧螺钉10、光栅保护套筒24、光纤固定装置和保护钢管固定密封装置组成，进压圆筒I和主体套筒6左端通过螺纹联接，进压圆筒I和主体套筒6的套叠部位设置有第一密封圈30，进压圆筒I和主体套筒6的对接部通过激光焊接实现密封;如图1中所示的第一激光焊接部31;传压装置自主体套筒6左端插入与主体套筒6内腔的台阶面配合，通过进压圆筒I挤压传压装置并使传压装置和主体套筒接触面产生金属变形实现密封;传感器探头从主体套筒6右端插入，通过压紧螺钉10挤压传感器探头并使传感器探头和主体套筒接触面产生金属变形实现密封;主体套筒6右端外缘与光栅保护套筒24通过螺纹联接，在主体套筒6和光栅保护套筒24套叠部分设置第二密封圈8，在主体套筒6和光栅保护套筒24对接部通过激光焊接实现密封，如图1中所示的第二激光焊接部26;
光纤固定装置自光栅保护套筒24左端插入到光栅保护套筒内；光栅保护套筒24和保护钢管固定密封装置通过螺纹联接，通过第三密封圈22和第三激光焊接部12密封；
如图2所示，所述进压圆筒I包括第一端和第二端，第一端直径小于第二端直径，第一端圆周方向上设置有外螺纹和密封圈槽，第一端端面上设置有第一 V形凹槽51，所述进压圆筒I中心沿轴向设置有光孔，在进压圆筒侧面设置有螺纹孔，用于和其它设备进行连接和传输被测介质。
[0020]如图13所示，所述主体套筒6右端沿轴线方向从右向左设置的阶梯孔依次是小内螺纹孔50、小锥孔49和小圆孔48;主体套筒左端沿轴线方向从左向右设置的阶梯孔依次是特大圆孔43、大内螺纹孔44、大圆孔45、大锥孔46和中圆孔47，中圆孔47与小圆孔48相通。
[0021]所述传压装置包括金属波纹管4、锥形法兰3、压紧锥块29和铜垫圈2;
如图6所示，锥形法兰3分为第一段和第二段，第一段设置成截圆台，截圆台的斜面形成第二外锥面62，第二段设置成圆柱，锥形法兰内腔设置有阶梯孔，在第二段的端面上位于外表面与阶梯孔之间设置有第二环状凹槽52，第二环状凹槽52的横截面为V形；
如图5所示，压紧锥块29分为第一段和第二段，第一段设置为锥度为5°的截圆台，截圆台的斜面形成第一外锥面61，第二段为圆柱；
金属波纹管4材质为不锈钢，表面镀金，金属波纹管一端封闭、一端开口，金属波纹管封闭端的内径小于开口端内径，金属波纹管开口端外表面与锥形法兰3内孔为间隙配合，金属波纹管开口端内表面与压紧锥块29的第二段外表面过盈配合;将金属波纹管插入到锥形法兰中，再将压紧锥块压人金属波纹管中，金属波纹管4第二段端面、压紧锥块29第二段端面以及锥形法兰3阶梯孔中的大孔底面三者齐平，用激光焊接机对三者缝隙处进行激光焊接，形成均匀密实的第四焊缝41，实现固定密封;铜垫圈2材质为黄铜，外表面为圆柱形，中间开有一定大小的通孔，两端设置有倒角；固定有金属波纹管4的锥形法兰3自主体套筒6左端插入，当金属波纹管插入到中圆孔中时，锥形法兰3的第二外锥面62与主体套筒6的大锥孔内锥面接触，铜垫圈2安装在主体套筒6左侧的大圆孔内并与大圆孔间隙配合;进压圆筒I与主体套筒6左端螺纹联接，传压装置在进压圆筒I的推顶下，使铜垫圈2产生金属变形，设置在进压圆筒I第一端端面的第一 V形槽51和设置在锥形法兰3第二段端面上的第二 V形槽52加剧了铜垫圈2的金属变形，使密封更可靠，同时锥形法兰3的第二外锥面62与主体套筒6的大锥孔内锥面也发生金属变形，所述两个金属变形保证了传压装置传压以及被测介质与保护介质被隔尚的有效性和长久性。
[0022]如图10-12所示，所述传感器探头设置在主体套筒6内，包括毛细管保护套筒28、金属插芯9、光栅11、光栅保护基座25、石英毛细玻璃管27以及自石英毛细玻璃管两端插入的第一尾纤71(包括第一尾纤纤芯75和第一尾纤涂覆层76)和第二尾纤纤芯73，用氢氧焰对石英毛细玻璃管27和第二尾纤纤芯73进行熔接，形成第二氢氧焰熔接点72，第一尾纤纤芯75插入石英毛细玻璃管27管内，用氢氧焰熔接形成第一氢氧焰熔接点74，第一尾纤涂覆层76在石英毛细玻璃管27管外，第一尾纤纤芯75与第二尾纤纤芯73端面在石英毛细玻璃管27内距离11Oum-130um，从而形成F-P腔80，用于监测被测介质压力；
如图14所示金属插芯9包括第一端和第二端，第一端直径小于第二端，从第一端到第二端外表面依次设置第一圆柱面、第一锥面、第二圆柱面、外螺纹、第三圆柱面、第二锥面、第四圆柱面和第五圆柱面，从第一端面到第二端面中心沿轴向依次设置第一圆孔53、第二圆孔54、第三圆孔55、第四圆孔56和第五圆孔57，将第一尾纤71几乎全部与石英毛细玻璃管27的一部分穿进金属插芯9的第二圆孔54内，使第二氢氧焰熔接点74在第一圆孔53外大约5mm处，石英毛细玻璃管27与金属插芯第二圆孔54间隙配合，用低熔点玻璃焊料7将石英毛细玻璃管27与金属插芯9焊接，高温下玻璃焊料7熔化填充于金属插芯第一圆孔53内，常温下玻璃焊料凝固，圆孔结构保证焊接的有效性；
如图10所示光栅保护基座25两端为圆柱面且倒圆角，中间部分为半圆形，中心沿轴线方向两端开有粘胶圆孔91，中间开有定位光纤的小圆凹槽92，自外表面到中心孔设置有矩形开口 93 ；将第一尾纤71穿过矩形开口 93，在光栅保护基座25靠近金属插芯9 一端圆柱外表面上涂上高温胶，将此端插入金属插芯9的第五圆孔57内，光栅保护基座25两端圆柱外表面与金属插芯9的第五圆孔57过渡配合，第一尾纤71上设置有光栅11，用于监测温度，用专用夹具将第一尾纤71固定在小圆凹槽92内，使第一尾纤71光栅部分又有一定弧度的弯曲，处于自由状态，此时光栅11大约处于光栅保护基座25截面为半圆形的中间部分，在光栅保护基座25远离金属插芯9的一端粘胶圆孔91内涂上高温胶，形成粘胶点23，等高温胶完全凝固，将专用夹具拿走，从而完成对光栅11的固定；
毛细管保护套筒28和金属插芯9第三圆柱面设置在主体套筒6的小圆孔内，金属插芯9第二锥面与主体套筒6的小锥孔内锥面接触，压紧螺钉10顶在金属插芯9第三、第四圆柱面过渡处，金属插芯9在压紧螺钉10的推顶下金属插芯9第二锥面与主体套筒6的小锥孔内锥面发生金属变形，从而完成对保护介质的密封。
[0023]如图15和图1所示，所述光栅保护套筒24包括第一端和第二端，第一端直径小于第二端，第二端设置内螺纹，与主体套筒6第一端螺纹联接，通过第二密封圈8和第二激光焊接26密封，第二端设置异径接头部，异径接头部包括大头和小头，大头设置外螺纹和密封圈槽，小头也设置有外螺纹，小头端沿轴向从外到内依次设置锥孔A63、大圆孔A64、螺纹孔A65、中圆孔A66和小圆孔A67。
[0024]如图8所示，所述光纤固定装置包括金属圆垫13、橡胶圆垫14和小压紧螺钉15，均设有内孔，金属圆垫13和橡胶圆垫14与光栅保护套筒24的中圆孔A66间隙配合，橡胶圆垫材料为聚四氟乙烯，内孔孔径为0.3mm，将第一光纤段依次穿过金属圆垫13、橡胶圆垫14和小压紧螺钉15，使金属圆垫13和橡胶圆垫14套装在光栅保护套筒24的中圆孔A66内，将第一尾纤71拉直，拧紧小压紧螺钉15，橡胶圆垫14发生变形，将第一尾纤71抱死，从而实现对光纤的固定。
[0025]所述保护钢管固定密封装置包括螺帽19、第一压紧螺钉18、第一双锥卡套16、压紧螺母21和第二双锥卡套17;螺帽19包括第一端和第二端，螺帽第一端设置内螺纹与光栅保护套筒24第一端面大头螺纹联接，通过第三密封圈22和第三激光焊接部12密封，螺帽第二端设置锥角，中心沿轴线方向从外到内依次设置螺纹孔、锥孔和圆孔，不锈钢保护钢管20—端顶在光栅保护套筒24的大圆孔和螺纹孔的台阶处，压紧螺母21与光栅保护套筒24的小头螺纹联接，第二双锥卡套17在压紧螺母21的推顶下插入光栅保护套筒24和保护钢管20之间的间隙发生金属变形，从而实现保护钢管的固定密封，第一压紧螺钉18与螺帽19第二端螺纹孔螺纹联接，第一双锥卡套16在第一压紧螺钉18的推顶下插入螺帽19与保护钢管18之间的间隙发生金属变形，从而实现对不锈钢保护钢管20的第二次固定密封，两次金属变形保证了保护钢管18固定密封有效性及可靠性。
[0026]除光纤固定装置螺纹连接处，其它螺纹联接处均涂有密封胶(704密封胶)辅助密封;所用橡胶圈材质为聚四氟乙烯。
[0027]本发明提出的光纤温度压力传感器主要提高了用于监测压力的F-P腔的寿命，且其它性能参数均表现良好，在150°C下每3天标定一次，标定三次，每次分为上行加压和下行减压(打油压)，取每次F-P腔腔长的平均值作纵坐标，压力值作横坐标，标定结果如图13所示，从图16可以看出其线性拟合度R2>0.99999，传感器压力系数为229nm/MPa ；取每次加压和减压腔长值的最大差值作纵坐标，压力值作横坐标，如图17所示，由图17可以看出，腔长差值最大为7nm，压力测量误差小于0.03MPa，测量精度小于0.05%FS;为检验其寿命，将传感器至于200°C和50MPa下连续测试2个月，腔长变化小于3nm，充分说明本光纤传感器具有寿命长、精度高和稳定性好的特点。
【主权项】
1.一种光纤温度压力传感器，它包括进压圆筒、主体套筒和传压装置，进压圆筒和主体套筒左端通过螺纹联接，进压圆筒和主体套筒的套叠部位设置有第一密封圈，进压圆筒和主体套筒的对接部通过激光焊接实现密封;传压装置自主体套筒左端插入与主体套筒内腔的台阶面配合，通过进压圆筒挤压传压装置并使传压装置和主体套筒接触面产生金属变形实现密封； 其特征是所述传压装置包括金属波纹管、锥形法兰、压紧锥块和铜垫圈；锥形法兰分为第一段和第二段，第一段设置成截圆台，截圆台的斜面形成第二外锥面，第二段设置成圆柱，锥形法兰内腔设置有阶梯孔，在第二段的端面上位于外表面与阶梯孔之间设置有第二环状凹槽，第二环状凹槽的横截面为V形;压紧锥块分为第一段和第二段，第一段设置为锥度为5°的截圆台，截圆台的斜面形成第一外锥面，第二段为圆柱；金属波纹管材质为不锈钢，表面镀金，金属波纹管一端封闭、一端开口，金属波纹管封闭端的内径小于开口端内径，金属波纹管开口端外表面与锥形法兰内孔为间隙配合，金属波纹管开口端内表面与压紧锥块的第二段外表面过盈配合;将金属波纹管插入到锥形法兰中，再将压紧锥块压人金属波纹管中，金属波纹管第二段端面、压紧锥块第二段端面以及锥形法兰阶梯孔中的大孔底面三者齐平，用激光焊接机对三者缝隙处进行激光焊接，形成均匀密实的第四焊缝。2.根据权利要求1所述的光纤温度压力传感器，其特征是所述进压圆筒包括第一端和第二端，第一端直径小于第二端直径，第一端圆周方向上设置有外螺纹和密封圈槽，第一端端面上设置有第一 V形凹槽，所述进压圆筒中心沿轴向设置有光孔，在进压圆筒侧面设置有螺纹孔。3.根据权利要求1所述的光纤温度压力传感器，其特征是还包括传感器探头、压紧螺钉、光栅保护套筒、光纤固定装置和保护钢管固定密封装置，传感器探头从主体套筒右端插入，通过压紧螺钉挤压传感器探头并使传感器探头和主体套筒接触面产生金属变形实现密封;主体套筒右端外缘与光栅保护套筒通过螺纹联接，在主体套筒和光栅保护套筒套叠部分设置第二密封圈，在主体套筒和光栅保护套筒对接部通过激光焊接实现密封;光纤固定装置自光栅保护套筒左端插入到光栅保护套筒内；光栅保护套筒和保护钢管固定密封装置通过螺纹联接，通过第三密封圈和第三激光焊接部密封。4.根据权利要求1所述的光纤温度压力传感器，其特征是所述主体套筒右端沿轴线方向从右向左设置的阶梯孔依次是小内螺纹孔、小锥孔和小圆孔;主体套筒左端沿轴线方向从左向右设置的阶梯孔依次是大内螺纹孔、大圆孔、大锥孔和中圆孔，中圆孔与小圆孔相通。5.根据权利要求1所述的光纤温度压力传感器，其特征是铜垫圈材质为黄铜，外表面为圆柱形，中间开有一定大小的通孔，两端设置有倒角。6.根据权利要求1所述的光纤温度压力传感器，其特征是固定有金属波纹管的锥形法兰自主体套筒左端插入，当金属波纹管插入到中圆孔中时，锥形法兰的第二外锥面与主体套筒的大锥孔内锥面接触，铜垫圈安装在主体套筒左侧的大圆孔内并与大圆孔间隙配合；进压圆筒与主体套筒左端螺纹联接，传压装置在进压圆筒的推顶下，使铜垫圈产生金属变形，设置在进压圆筒第一端端面的第一 V形槽和设置在锥形法兰第二段端面上的第二 V形槽加剧了铜垫圈的金属变形，使密封更可靠，同时锥形法兰的第二外锥面与主体套筒的大锥孔内锥面也发生金属变形，两个金属变形保证了传压装置传压以及被测介质与保护介质被隔呙的有效性和长久性。7.根据权利要求3所述的温度压力传感器，其特征是光纤固定装置包括金属圆垫、橡胶圆垫和小压紧螺钉，均设有内孔，金属圆垫和橡胶圆垫与光栅保护套筒的中圆孔间隙配合，橡胶圆垫材料为聚四氟乙烯，内孔孔径为0.3mm，将第一光纤段依次穿过金属圆垫、橡胶圆垫和小压紧螺钉的内孔，使金属圆垫和橡胶圆垫套装在光栅保护套筒的中圆孔内，将第一尾纤拉直，拧紧小压紧螺钉，橡胶圆垫发生变形，将第一尾纤抱死，从而实现对光纤的固定。
【文档编号】G01D5/353GK105865529SQ201610385762
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】赵庆超, 刘小会, 王英英, 赵文安, 马龙
【申请人】山东省科学院激光研究所