压力传感器和包括一个或多个压力传感器的传感器系统的制作方法

本发明涉及用于感测物理参数的传感器，例如压力传感器。本发明还涉及包括如上所述的一个或多个压力传感器中的传感器系统。

背景技术：

在传感器领域，应用内置光纤传感器单元的传感器来潜在地提供待测量压力的非常精确的读取是公知的。这是由于内置光纤传感器其本身的精确性。内置光纤传感器是包括利用光学信号点亮的光纤的传感器。可以通过使用询问器监测光学信号的特性来精确地感测由外部因素(例如纤维上的机械诱发力)引起的对纤维的任何改变。

为了允许监测诸如压力的物理参数，一些已知类型的传感器应用包括两个结构部件和可变形结构或元件的结构元件，可变形结构或元件位于两个部件之间，其取决于待在传感器的监测环境中进行测量的物理参数而发生变形。包含内置光纤传感器的纤维连接在两个部件之间，使得可变形元件的变形导致纤维内的应变的变化。这引起内置光纤传感器的光输出信号的特性发生变化，该变化转而可使用询问器单元和适当的分析系统来精确地确定。

如上所述的传感器可用于各种各样的应用和技术领域中。虽然上述传感器潜在地提供指示传感器的环境中的物理参数的非常精确的信号，但是这种类型的传感器经常易于受到各种干扰因素的影响，这些干扰因素阻碍潜在精确度的实现。例如，一个缺点是这些传感器可能易于受到作用在传感器上的外部振动的影响。作用在传感器上的外部振动可例如由可变形元件拾取，并且在灵敏的内置光纤传感器的光输出信号的特性中导致可测量的变化。在某种程度上，可以使用分析系统从信号中将这种振动过滤。然而，技术人员将理解的是，干扰将影响传感器的整体精确度，尤其是如果测量需要处于不允许产生过滤的快速节奏时。

在一个典型应用中，传感器可以是压力传感器或压力传感器的系统。压力传感器可以例如用于连续地监测在油轮中的船上油容器中的每个中的压力。这对于例如监测碳氢气体的积聚是必要的，碳氢气体可能成为油轮中的主要安全风险。然而，在船上，引起可由压力传感器拾取的振动的一些干扰因素包括例如船的运行发动机、船在波浪或公海上的摇摆和滚动、以及在船上执行的各种操作。例如，由波浪引起的振动具有相对长且时常不一致的波长，因此难以从信号中过滤。这些振动因此可能导致不正确的压力读取。

除了上述以外，其它干扰因素可能导致传感器的精确度随时间减弱或降低。这些可能由例如环境中的温度变化引起、或者由纤维至结构部件的固定的减弱而导致张力的逐渐变化而引起。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种压力传感器，在该压力传感器中已经克服了或可控制上述缺点，并且该压力传感器使得能够在一段时间内精确地监测压力。

为此，在此提供了用于感测物理参数的传感器，该传感器包括结构元件，该结构元件包括第一结构部件和第二结构部件，该传感器还包括输入构件，输入构件布置在第一结构部件中并配置成用于接收根据所述物理参数而施加在其上的力，该传感器还包括传递元件和反作用元件，传递元件与输入构件协作以传递施加在输入构件上的力，反作用元件与传递元件协作以在反作用元件与传递元件之间提供可位移的插入段，其中，可位移的插入段根据由传递元件施加的力和由反作用元件施加的反作用力而移位，该传感器还包括纤维，纤维包括内置光纤传感器，内置光纤传感器用于提供取决于物理参数的光学传感器信号，其中，纤维固定至第一结构部件、插入段、和第二结构部件，其中纤维的内置光纤传感器包括第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器，第一内置光纤传感器布置在第一结构部件与插入段之间，第二内置光纤传感器布置在第二结构部件与插入段之间。

根据本发明，第一结构部件和第二结构部件相对于彼此具有固定的距离，并且传递元件和反作用元件布置在第一部件与第二部件之间。包括内置光纤传感器的纤维固定至第一结构部件和第二结构部件，并且进一步固定至传递元件与反作用元件之间的插入段。插入段例如可包括可将纤维固定至其的元件，虽然纤维还可在传递元件和反作用元件的交界面上直接固定至传递元件和反作用元件中的一个或两个上。第一内置光纤传感器然后定位在纤维的布置于第一结构部件与插入段之间的部分中，并且第二内置光纤传感器位于纤维的定位在第二结构部件与插入段之间的部分中。在这种布置中，由压力传感器监测的外部压力的变化导致第一腔体的第一压力的相似变化，从而引起插入段的平移。这导致第一内置光纤传感器中的纤维张力的变化，以及第二内置光纤传感器的纤维张力的相反符号的等量变化。相应地，第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器的长度将变化。由此，可以由第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器的光学输出信号精确地确定物理参数。内置光纤传感器可以例如是(或包括)纤维布拉格光栅(FBG)。这将导致光学信号的由FBG反射的反射部分的波长的变化。

有利地，由传感器上的外部源引起的振动将由第一波纹管和第二波纹管两者等同地感知。这导致插入段与第一部分和第二部分相关的相对振动。然而，可将传递元件和反作用元件机械地考虑为彼此平衡的两个弹簧。因此，侧向振动可引起插入段的侧向偏转，并且因为插入段由传递元件和反作用元件两者保持，所以插入段的侧向移动将差不多为横向于纤维的直线。因此，这将导致第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器中的相同符号的张力的相等增加。第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器两者(均包括FBG)的反射波长将以相同符号同等地改变。由于物理参数读数是由反射波长之间的差异的变化而获取的，所以插入段的侧向运动将不会影响读数。这防止此类侧向振动对传感器的物理参数读数的影响。在可变形元件响应于侧向振动的运动将引起不同的并且在大多数情况下不能从测量中消除的误差的不平衡配置(即，如现有技术)中以上将不能够实现。具有与纤维对准的分量的振动导致第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器中的具有相反符号的纤维张力的相等变化。应当理解的是，由于插入段必须在传递元件与反作用元件之间可移动，所以不能防止这种振动由插入段拾取。然而，在不存在由横向于纤维的方向中的侧向振动分量引起的干扰因素的情况下，可以更容易地识别并且从输出信号中去除振动的仅剩余的对准分量。另外，由于波纹管之间的机械平衡，系统对振动的与纤维对准的分量不太敏感。换言之，来自施加在压力传感器上的任何任意的振动，只有与内置光纤传感器对准的(小)分量可在光学信号中导致显著变化。这种干扰可通过单独的分析而容易地去除。

除了上述之外，根据本发明的传感器也不太易于受到可影响精确物理参数读数的其它干扰因素的影响。例如，这种类型的常规压力传感器(和其它类似的传感器)的已知问题是通常固定至第一元件和可变形元件的纤维的固定随时间降低。这在传感器的寿命期间导致纤维张力随时间而改变。作为结果，必须频繁地校准压力传感器以允许精确地读取压力。在本发明的传感器中，纤维至纤维与第一结构部件之间、纤维与第二结构部件之间、以及纤维与插入段之间的胶合连接部中的一个或全部的固定的降低将不会影响物理参数的测量。这是由于纤维张力的总体变化将导致第一内置光纤传感器中和第二内置光纤传感器中的纤维张力具有相等幅值和相同符号的变化。同样，因为由温度引起的变化将对两个内置光纤传感器相等地影响，所以由温度变化引起的纤维张力的变化也不影响由传感器提供的参数读数。

根据一些实施方式，传感器是压力传感器，传感器还包括第一腔体和第二腔体，第一腔体经由入口部与传感器的外部流体连接，以用于建立取决于第一腔体的外部压力的第一压力，第二腔体配置成在使用中处于第二压力，其中，传递元件包括连接至第一结构部件的第一波纹管或第一隔膜，并且其中，反作用元件包括连接至第二结构部件的第二波纹管或第二隔膜，第一波纹管与第一腔体流体连接，并且第二波纹管与第二腔体流体连接，以及其中，可位移的插入段布置在第一波纹管或第一隔膜与第二波纹管或第二隔膜之间，以可根据压力差进行位移。本发明的优点对这些类型的传感器特别有用，例如，这些类型的传感器应用于测量精确度可能易于受到外部振动影响或者随时间蠕变的情景中。例如，在船上或在其他工业应用中。

在下文中，将多次参考这些类型的传感器(即，压力传感器)，分别以第一波纹管和第二波纹管指代传递元件和反作用元件。然而，以上所述的发明概念可应用于通过应用参数相关的力来测量物理参数的任何其他类型的传感器中。例如，这些物理参数可以是应变、倾斜、温度、压力、拉力等。

根据优选的实施方式，纤维是预加应力的，以在一定张力下保持在第一结构部件与第二结构部件之间。无论第一压力是否高于第二压力，对纤维预加应力允许从第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器提供传感器信号。这由此增加了可以使用本发明的压力传感器测量的压力范围。例如但不是必须地，预加应力或张力可使得可防止第一结构部分与插入段之间以及插入段与第二结构部分之间的纤维在使用中根据压力差而减轻。

根据本发明的又一实施方式，纤维位于压力传感器的第一波纹管和第二波纹管的外部。具体地，第一波纹管和第二波纹管分别与第一腔体和第二腔体流体连接或至少部分地包括第一腔体和第二腔体。在第一腔体与待监测的环境流体连接的情况下，在该环境中的任何气体也将存在于第一腔体中，纤维位于波纹管的外部的压力传感器布置提供了纤维不暴露于待监测的压力传感器的外部环境的气体中的布置。例如，如果压力传感器用于监测油轮的货物容器中的烃蒸气的压力，则这些烃蒸气也将存在于与待监测的外部环境流体连通的第一腔体中。因此，通过将包括内置光纤传感器的纤维安装至第一波纹管和第二波纹管的外部，使得纤维不暴露于烃蒸气中，该烃蒸气可能随着时间影响纤维的性能、纤维的涂层、内置传感器的光学性质或在内置光纤传感器的等级操作处用于传感器的附接粘合剂。此外，通过将纤维保持在测量的流体环境外部，在许多情况下，可以预期纤维和内置纤维传感器经历较小的极端温度范围，并且因此可以预期在具有更高精确度的同时具有较小的退化和较长的寿命。

根据本发明的再一实施方式，纤维布置成沿着从第一结构部件经由插入段到第二结构部件的路径引导。取决于第一压力与第二压力之间的压力差在第一部分与第二部分之间移动的插入段将在平行于纤维路径的方向中移动。

根据其他实施方式，纤维布置成沿着具有第一段和第二段的路径，第一段从第一结构部件经由插入段到第二结构部件，第二段从第二结构部件经由插入段返回至第一结构部件，其中，纤维沿纤维的路径在每次通过第一结构部件、插入段和第二结构部件时被固定至少一次。这导致对称布置，在该布置中纤维还限制插入段的横向于纤维方向的任何侧向运动。通过限制在该方向上的运动，压力传感器变得对任何外部振动更不敏感，从而提供更准确的传感器信号。

根据其他实施方式，第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器位于路径的第一段或路径的第二段中的至少一个中，或位于两个段中。应当理解的是，在这些对称实施方式中，技术人员可以选择第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器是否将位于纤维路径的第一段或第二段中。在插入段的平移方向中的变化将在任一侧上被同样地感知，即在第一段和第二段两者中。严格的说，甚至不需要第一内置纤维部分和第二内置光纤传感器都位于纤维的路径的相同段中。例如，第一光纤传感器甚至可位于路径的第一段中，而第二内置光纤传感器可位于第二段中。这由于其它原因可能是不切实际的，但其落入本发明的范围内。如上所述，在技术人员的选择中，第一内置光纤传感器可位于纤维路径的第一段和第二段中，并且第二内置光纤传感器也可位于纤维路径的第一段和第二段两者中。附加的内置光纤传感器对压力传感器的精确度的影响可能不大，但可以实现一些改进。

根据本发明的其他实施方式，纤维的路径布置在第一结构部件和第二结构部件的外表面之上，其中，纤维固定至插入段的边缘。这些实施方式在制造压力传感器以及将纤维固定至压力传感器的方面看来是最实用的。

根据本发明的其他实施方式，第二压力保持在不同于大气压的恒定基础压力处。通过应用大于大气压力的恒定基础压力，可以使压力传感器对较高压力范围敏感。例如，通过使第二腔体处于等于10巴的第二压力下，在第二腔体中的10巴基础压力附近达到第一压力与第二压力之间的平衡。然后，可以使用本发明的压力传感器测量10巴基础压力附近的压力差。如将理解的，基础压力可以是任何压力。这也包括低于大气压力的压力。

根据本发明的一些实施方式，一个或多个阻挡器元件可位于插入段与第一结构部件之间，或插入段与第二结构部件之间，以用于在第一压力大于或小于第二压力时约束插入段的位移。具体地，在其中第二压力维持在大于或小于大气压力的恒定基础压力处的实施方式中。这将导致插入段在显著低于或高于第二腔体中的基础压力的压力下压靠阻挡器元件。取决于第二腔体中的基础压力，这种阻挡器元件的使用可以是有利的，或者有时甚至是必要的，以防止对纤维的损坏。如将理解的，在第二压力可维持在小于大气压力的恒定基础压力的情况下，阻挡器元件可例如位于插入段与第二结构部件之间，以在第一压力大于第二压力时限制插入段的位移。具有阻挡器系统的本发明的实施方式允许压力计仅在特定的压力范围下有效，但是具有更高的精确度。例如，对于需要仅测量在升高的压力(例如，25巴)附近的压力的微小变化(例如，在+/-1巴的范围内)的压力计，第二压力可以预填充至该范围的中间值(例如，25巴)，并且阻挡器放置成使得当第一压力室达到较低测量界限(例如，24巴)时，中间元件能够自由移动，由于移动元件具有足够的柔性，因此可以高精确度测量来自此处的压力变化。在没有平衡和阻挡器元件的系统中，压力转换元件将需要足够的刚性以处理直到最高的压力水平，这将显著地导致较高的刚性并因此导致灵敏度和精确度的损失。

根据本发明的其他实施方式，纤维还包括温度传感器，温度传感器由第三内置光纤传感器形成，第三内置光纤传感器位于第一结构部件或第二结构部件的外表面上，其中，纤维被固定至相应的所述第一结构部件或第二结构部件或第三内置光纤传感器的两侧上。具体地，用于感测温度的第三内置光纤传感器优选地由具有高热膨胀系数的材料制成，以允许精确地确定温度，其中第三内置光纤传感器固定至结构元件或第一结构部件或第二结构部件。例如，高热膨胀系数的材料可以是诸如适当类型的钢的金属。

根据这些实施方式中的一些，温度传感器在压力入口处位于第一结构部件上，压力入口用于在第一腔体与传感器的外部之间提供流体连接。在该实施方式中，温度传感器由此紧密地定位至与待由压力传感器监测的外部环境流体连接的部件，从而允许精确地监测外部环境的温度。

根据其他实施方式，压力传感器包括另一压力入口，另一压力入口用于在第二腔体与传感器的外部之间提供流体连接。原则上，第二腔体可以是与传感器的外部完全不具有流体连接的封闭腔体，以在第二腔体中的第二压力与第一压力(其取决于外部压力)之间提供压差测量，从而便提供压力读数。在本实施方式中，第一腔体和第二腔体均包括压力入口，压力入口分别提供与第一腔体和第二腔体的流体连接。可以在两个压力区域之间获取压差读数，例如，在两个压力容器之间，或者在压力容器内侧的环境与压力容器外侧的环境之间等。因为可以利用一个系统获得三种类型的压力计：差分压力计、相对压力计和绝对压力计，所以使得终端用户即使在利用不同连接件的操作领域中，也可以在它们之间进行切换，从而允许通用传感器单元。技术人员将认识到，根据这些实施方式的压力传感器可有利地应用于各个应用中。

根据本发明的第二方面，提供了一种传感器系统，该传感器系统包括用于提供光学输入信号的光学能量源、一个或多个根据本发明第一方面的传感器、和光学询问器单元，其中一个或多个压力传感器连接至光学能量源，以用于接收光学输入信号，并且其中，光学询问器单元连接至一个或多个传感器，以用于从所述压力传感器中的至少一个中接收光输出信号，并且用于基于所接收的光学输出信号提供系统输出信号以供分析系统进行分析。

根据第三方面，提供了包括结构元件的压力传感器，结构元件包括第一结构部件和第二结构部件，该传感器还包括第一腔体和第二腔体，第一腔体与传感器的外部流体连接，以建立取决于第一腔体中的外部压力的第一压力，第二腔体配置成在使用中处于第二压力，该传感器还包括连接至第一结构部件的第一波纹管或第一隔膜和连接至第二结构部件的第二波纹管或第二隔膜，第一波纹管包括第一腔体或与第一腔体流体连接，并且第二波纹管包括第二腔体或与第二腔体流体连接，并且其中，第一波纹管或第一隔膜和第二波纹管或第二隔膜相互协作，以在第一波纹管或第一隔膜与第二波纹管或第二隔膜之间提供可位移的插入段，其中，插入段可根据压力差进行位移，以及其中，传感器包括纤维，纤维包括第一内置光纤传感器和第二内置光纤传感器，以用于提供取决于所述压力差的光学传感器信号，其中，纤维固定至第一结构部件、插入段、和第二结构部件，其中，第一内置光纤传感器布置在第一结构部件与插入段之间，并且第二内置光纤传感器布置在第二结构部件与插入段之间。

附图说明

将通过参考附图对本发明的一些具体实施方式进行描述来进一步解释本发明。详细的描述提供了本发明的可能实施例的示例，但不应被视为描述落入范围内的仅有实施方式。本发明的范围在权利要求书中限定，并且描述应被视为说明性的，而不是对本发明进行限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明的包括传感器系统的油轮；

图2示意性示出了压力传感器的主要元件；

图3示意性示出了根据本发明的压力传感器；

图4示意性示出了根据本发明的作用在压力传感器上的侧向振动部件；

图5示出了根据本发明的作用在压力传感器上的纵向振动部件；

图6示出了根据本发明的另一实施方式的压力传感器；

图7示意性示出了根据另一实施方式的本发明的压力传感器；

图8示意示出了根据另一实施方式的本发明的压力传感器；

图9示意性示出了根据另一实施方式的本发明的压力传感器；

图10示意性示出了根据本发明根据又一实施方式的压力传感器；

图11是根据本发明的利用五个传感器进行测量的结果的曲线图，其示出了测量误差随时间的变化；

图12是本发明的压力传感器的测量波长以及测量波长随时间的不同的曲线图。

具体实施方式

本文中描述的压力传感器和传感器系统可以应用于许多不同类型的应用中，并且不旨在限于本文所描述的任何具体应用。作为示例，在图1中示意性示出了压力系统在油轮1中的具体应用。然而，本领域技术人员将理解，压力传感器可在所有种类的工业和科学应用中应用于许多不同的情景中，例如以测量或监测例如在诸如气体或液体的流体中的流体压力。根据本发明的压力传感器可作为绝对压力传感器应用，以确定流体的绝对压力，例如调谐至特定的压力测量范围。替代地，根据本发明的压力传感器也可应用于测量压差，例如第一流体容器与第二流体容器之间的压力差。根据本发明的压力传感器是可靠的，因为压力读数的精确度不会由于“蠕变”(即，纤维至结构部件的固定力降低)而随时间降低。温度效应和振动也不会阻碍压力的精确测量。

图1示意性示出了包括多个油储存室或油容器3的油轮1。油容器3将用于在油的海上运输期间储存油。在油轮(例如油轮1)处的已知安全风险是在运输期间碳氢化合物气体可能在容器3中积累。当压力随着气体的持续积累而增加时，泄漏和在船上潜在地导致爆炸或火灾的风险增加。因此，为了防止这变得危险，使用压力传感器5对储罐3中的每个中的压力进行监测。如图1所示，油罐3中的每个包括压力传感器5。压力传感器5能够连续地监测每个油罐3中的压力。

在图1的传感器系统中使用的压力传感器应用允许连续地并且精确地监测压力的内置光纤传感器。因此，压力传感器5由纤维7互连。询问器8包括光学端口9和光学端口10。例如，光学端口9允许将光学信号发送至纤维7中，同时作为用于从纤维7接收的任何反射的光学信号部分的输入。光学端口10最终接收经由光学端口9发送至纤维7中的光学信号，除了反射的并且因此在光学端口10处的光学信号中缺失的任何部分。因此，询问器系统8允许向纤维7提供光学信号，并且测量和确定光学端口9处的反射分量和在光学端口10处接收的光学信号的传输部分。由询问器单元8接收的该信息经由连接部12被提供至分析系统15。分析系统15可以是任何适当类型的计算机或处理器，该任何适当类型的计算机或处理器允许分析在询问器8处接收的信号，并且提供每个容器3中的压力传感器5中的每个的测量压力值。分析单元15可连接至显示器或用于为用户或操作员提供监测的压力的其他适当的输出装置，诸如在油轮1的桥接器上的。如将理解的是，该数据还可以存储在存储器或数据存储介质中，或者经由电信网络(未示出)传输。

图2示意性示出了应用内置光纤传感器的压力传感器。压力传感器5包括腔体20。腔体20经由流体连接部24(即，通道)连接至输入构件(即，入口23)，从而在第一腔体20与容器3的内部之间提供流体连接。由于流体连接部24的作用，腔体20中的压力将与容器3中的压力为同一压力。可变形元件28(此处为波纹管)将腔体20与结构部件13连接。纤维7经由背侧进入压力传感器5，并且经过可变形元件28再次返回至背侧并离开压力传感器5。纤维7在位置18处连接至结构部件13，例如在位置17处连接至腔体20。由于可变形元件28与腔体20流体连接，因此当腔体20中的压力变化时，可变形元件28的尺寸将改变。这通过可变形元件28导致纤维7的张力的变化。纤维7包含在内置光纤传感器30中，内置光纤传感器30例如可为纤维布拉格光栅(FBG)。纤维布拉格光栅反射纤维7中的部分光学信号。光学信号的反射波长取决于纤维布拉格光栅中的张力。施加至FBG 30的张力的增加导致纤维布拉格光栅的周期性结构的伸长，这转而导致反射部分的波长的增加。同样地，内置光纤传感器30中张力的减小将导致反射部分的波长的减小。

图3示意性示出了根据本发明的实施方式的压力传感器。压力传感器5包括通道23，通道23在扇形部5的前侧处使第一腔体20与外部连接。第二腔体21不包括与压力传感器5的外部的流体连接，并且保持在第二压力P₂处。第一腔体20处于压力P₁，压力P₁取决于压力传感器5的外部压力。

第一腔体20包括具有波纹管31的流体连接部37。波纹管31连接至第一腔体20，并且其另一端连接至插入段33。插入段33在图3中由第一波纹管31与第二波纹管32之间的元件示意性地示出。替代地，插入段33可简单地由第一波纹管31与第二波纹管32之间的交界面形成。第二腔体21具有带第二波纹管32的流体连接部38。作为结果，第一腔体20中的压力P₁的增加导致插入段33向图3的右手侧的位移。第一腔体20中的第一压力P₁的减小将导致插入段33向图3中的压力传感器5的左手侧的位移。

在图3的实施方式中，纤维7在其终端处利用第一连接部52固定至第一腔体20。纤维的第二连接部50固定至第二腔体21。另外，利用第三连接部51将纤维7固定至压力传感器5的第一波纹管31与第二波纹管32之间的插入段33。因此，纤维7不会进一步朝向下一个压力传感器延伸，即，压力传感器5仅具有光学输入，该光学输入也用作用于提供至纤维7的光学信号的反射的输出。

压力传感器5由壳体19包封。第一结构部件25提供腔体20，同时，第二结构部件26提供第二腔体21。纤维7的连接部52与第一结构部件25连接，纤维7的连接部50与第二结构部件26连接。由于第一结构部件25与第二结构部件26之间的距离是固定的，所以纤维7的张力将仅在连接部50与连接部52之间的部分中的第一压力P₁改变时改变。

第一内置光纤传感器布置在第一结构部件25与插入段33之间。第二内置光纤传感器43位于插入段33与第二结构部件26之间。因此，如果插入段33在图3中向左位移，则第一内置光纤传感器42中的张力将减小，同时第二内置光纤传感器43中的张力将相等地增加。张力的变化将是幅值相等，但符号相反。作为结果，纤维7中的分别由第一内置光纤传感器42和第二内置光纤传感器43反射的光学信号的反射部分的波长将同样地改变。作为张力减小的结果，第一内置光纤传感器42的波长将同样地减小，并且由于张力的变化，第二内置光纤传感器43的反射部分的波长将以相等的量增加。这允许非常精确地测量压力P₁相对于压力P₂的差异。

图4示意性示出了图3所示的压力传感器5的相同配置，但不包括壳体19。图4示意性示出了在图3的压力传感器5上施加侧向振动的情况下所出现的情形。如在图4中可见，第一腔体20与第二腔体21之间的插入段33由于侧向力60的作用将横向地位移。因此，连接部52与连接部51之间以及连接部51与连接部50之间的区段中的纤维7将被拉伸，并且内置光纤传感器42和内置光纤传感器43中的张力将以相同的量和相同的符号增加。另外，由于插入段23在第一波纹管31与第二波纹管32之间保持平衡，所以插入段33的位移将为横向于纤维方向7的直线(在第一波纹管31与第二波纹管32之间不存在平衡的情况下将不是这种情形)。作为这种平衡的结果，在没有由于位移的非线性运动引起的任何非线性差异的情况下，光纤传感器42和43将经历张力的相等变化。

作为相同幅值和相同符号的纤维张力增加的结果，由内置光纤传感器42和43反射的反射部分都将通过反射波长的变化来表征。然而，两个内置光纤传感器中的波长变化将是相同的并且具有相同的符号，因此波长差(即，反射的光谱中的两个波长峰值之间的间隔)将不改变。因此，插入段33的侧向平移将不会导致压力P₁的不正确的读数。

图5示意性示出了在图3的压力传感器5上施加纵向振动的影响。压力传感器5所经历的振动被引导为沿与纤维7相同的方向。将经历这种振动并导致插入段33在压力传感器的第一结构部件25和第二结构部件26之间的位移。如图5中所示，插入段33向图中的左手侧位移，导致第二内置光纤传感器43的伸长和第一内置光纤传感器42的压缩。因此，图5中所示的振动分量将导致第一内置光纤传感器42和第二内置光纤传感器43中的波长的改变，第一内置光纤传感器42和第二内置光纤传感器43中的波长具有相同的幅值和相反的符号，就像由压力P₁的变化导致的波长变化。然而，压力传感器5对振动的敏感度现在限制于仅一个方向中(即，与纤维7一致)的振动，而在两个横向方向中的振动分量不再影响测量。将理解的是，由于传感器5对其敏感的剩余振动分量是单一分量振动并且不包括非线性差异，所以更容易通过分析系统将传感器5对其敏感的剩余振动分量从压力读数中移除。

根据本发明的压力传感器与基于光纤和基于电气两者的常规压力传感器相比具有附加的主要优点。本发明的压力传感器的另一个重要优点是传感器对由于压力传感器使用期的磨损而导致的操作特性的变化不敏感。具体地，至少在连接部50与连接部52之间对纤维7预加应力，以能够正确感测压力P₁的增加和减小。然而，对于传统的传感器，随着时间的推移，诸如连接部50和连接部52的连接部将随着时间经历轻微地释放，导致纤维中的总张力的降低。这种现象被称为“蠕变”并且导致传感器校准值的漂移，并因此引入可具有显著水平的不精确性。作为本发明的压力传感器的具体配置的结果，压力传感器5对由连接部50和连接部52的释放而引起的蠕变不敏感。如将理解的是，蠕变在纤维的预加应力上的影响是纤维张力将总体降低。然而，由蠕变引起的纤维张力的这种减小在第一内置光纤传感器42和第二内置光纤传感器43中的经历相同。因此，与图4中所示的振动的横向分量一样，由连接部50和连接部52的蠕变引起的纤维张力的总体减小不会导致经由纤维7反射的第一内置光纤传感器的波长与第二内置光纤传感器的波长之间的波长差的改变。因此，本发明的压力传感器5对蠕变不敏感。这同样适用于由压力传感器的温度变化引起的纤维张力的改变。如将理解的是，油轮1中的压力传感器5的温度将很大程度上取决于油轮1船上的外部温度。因此，如果油轮1在北冰洋中航行，则外部温度将比油船1通过热带海洋时更冷。作为本发明的压力传感器5的配置的结果，压力传感器5的温度变化将导致第一内置光纤传感器42和第二内置光纤传感器43的反射波长的波长变化，波长变化具有相同的幅值和相同的符号，并且因此将不会在这些波长之间导致波长差的改变。因此，这种温度变化不会导致压力的不正确读数。然而，应当理解的是，取决于使用压力传感器5的具体应用，获取关于压力传感器的特定温度的信息可以是有益的。如将在图8和图10中所示，这可以例如通过使用附加的热传感器来获得，该附加的热传感器可以是附加的内置光纤传感器的形式。

图11和图12已经包括就关于蠕变或温度变化的精确度和不敏感性方面实现的改进的示例。例如，图11示出了为了加速蠕变过程而在升高的温度下使用五个不同的传感器一个月的压力记录的结果。在曲线图中，将用于每个传感器的成对波长之间的差异绘制为误差(纤维应变百分比(％FS))。曲线图示出了在所有实验期间，整个测量标度上的精确度保持在+/-0.1％内。此外，曲线图还示出了并没有可表示建立误差的斜率，该误差将是长期蠕变的表示。另外，在图12中示出了第二曲线，由此示出了各个波长中的变化(误差，由温度/蠕变/振动引起)，而不是它们的区别中的变化(误差)。该曲线图示出了实现的改进，即基于每根纤维(细实线105和虚线106)中的波长变化的粗实线100的平坦度。

图6示出了本发明的不同实施方式。在图6中，纤维7通过朝向第一结构部件25的另一侧横跨第一结构部件25延伸经过连接部52，并且返回至压力传感器5的背侧。纤维7还由连接部53连接至第一结构部件25，由连接部54连接至插入段33以及由连接部55连接至第二结构部件26。优选地，连接部50与连接部52之间的默认张力等于连接部53与连接部55之间的张力(因此仅取决于插入段33的位移)。该实施方式的优点在于，纤维7可以朝向另一压力传感器延伸，以在传感器系统中提供如图1中示意性示出的具有多个压力传感器5的配置。图6的实施方式的另一优点在于，通过使纤维7中的张力在插入段33的两侧(即，在连接部50与连接部52之间的第一部分中和在连接部53与连接部55之间的第二部分中)保持相同，插入段33的横向位移进一步通过纤维7本身抵消。

在图7中示出了另一实施方式。图7中的实施方式与图6中的实施方式相似，纤维7经过插入段33的两侧延伸，以允许将纤维连接至如图1所示的另一压力传感器5。在图7所示的实施方式中，通过通道64在第二腔体21与压力传感器5的外部62之间提供附加流体连接部65。具有通道23的压力传感器的前侧插入容器3(其壁在图7中示意性地示出)中。第一压力P₁与由压力传感器5监测的容器3的内侧区域63中的压力P_监测(P_monitor)大致相同。第二腔体21中的第二压力P₂与容器3外侧的环境62中的大气压力P_大气(P_atm)大致相等。因此，图7中所示的压力传感器5的实施方式允许测量存储容器3的内侧压力与外侧压力之间的压力差。

图8示出了本发明的压力传感器5的另一实施方式。在图8中，纤维7包括第三内置光纤传感器68，第三内置光纤传感器68允许测量通道23附近的压力传感器的温度。内置光纤传感器68可例如在内置光纤传感器68的任一侧上连接至第一结构部件25。第一结构部件25可以例如由钢或对温度变化敏感的另一材料构成。例如，第一结构部件25的材料的热膨胀系数可以相对较大，以使得在温度变化时引起第一结构部件25的可测量的热膨胀。这同样导致图8的实施方式中的附加内置光纤传感器68的反射波长的改变，使得除压力P₁之外可直接测量温度。

在图9的实施方式中，在第二腔体21与压力传感器5的外部之间不存在流体连接部，但是第二腔体21中的压力P₂比大气压力P_大气大得多。例如，第二腔体中的压力P₂可以处于5巴、或10巴、或15巴的压力或任何其他期望的值。如将理解的是，这将使得能够使用压力传感器5来监测与第二腔体21中的压力P₂差不多相似的压力值，该压力值。例如，如果P₂为10巴，则压力传感器5适于感测压力P_监测＝大约10巴的压力P₁。

另外，为了在压力P₁远小于P₂的情况下(例如当传感器不使用时)防止损坏传感器5，一个或多个阻挡器元件70、71提供插入段33的最大位移，以防止损坏柔性元件31、32和纤维7以及内置光纤传感器43和42。

图10中示出了本发明的另一实施方式。在图10中，纤维7包括连接部53与连接部55之间的第二部分中的附加的内置光纤传感器81和82。如将理解的是，内置光纤传感器81和82将提供从其反射的附加传感器信号，反射的附加传感器信号可以由图1的询问器8和分析系统15进行分析。

如将理解的是，光学传感器的、由传感器系统的压力传感器5中的每个中的内置光纤传感器反射的反射部分可以在向后的方向中(通过直接测量反射部分)或在向前的方向中(通过感测纤维7中的光学信号的丢失部分)进行测量。在图3的实施方式中，由于纤维7在传感器5中终止，所以仅反射部分可由询问器8感测。图6至图10中所示的其他实施方式允许测量光学信号的反射部分以及向前部分，从而执行对其的分析。另外，图6至图10中所示的其他实施方式允许多个传感器依次连接至一条纤维线路上，从而通过这种方式制造内置光纤传感器，使得内置光纤传感器反射通过纤维发送的光的不同部分，以使它们中的所有部分可通过观察反射信号或传输信号的总光谱而由图1的分析系统15同时地记录，以及使得由于从每个传感器反射的光的唯一性，光学观察到的变化可以被追溯并且归因于在每个传感器中观察到的变化。

已经根据本发明的一些具体实施方式描述了本发明。应当理解的是，附图中所示的和本文所描述的实施方式仅旨在用于说明的目的，而不旨在以任何方式或手段限制本发明。可以相信的是，本发明的操作和结构通过前述的说明和所附的附图将变得显而易见。本领域的技术人员将清楚，本发明不限于本文所描述的任何实施方式，并且应当认为在所附权利要求的范围内的变型是可能的。另外，运动学倒置被认为是内在地公开并且在本发明的范围内。在权利要求中，任何参考符号不应被解释为限制权利要求。当在本说明书或所附权利要求中使用时，术语“包括(comprising)”和“包括(including)”不应被解释为排他性或详尽性的含义，而应被解释为包含性的意义。因此，除了在任何权利要求中所列出的那些之外，本文所使用的表述“包括”不排除其它元件或步骤的存在。此外，词语“一(a)”和“一(an)”不应被解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。未具体或明确地描述或要求保护的特征可在本发明范围内附加地包括在本发明的结构中。诸如“用于......的装置”的表述应当理解为：“被配置为......的部件”或“构造成......的构件”，并且应当被解释为包括所公开的结构的等同物。“关键”、“优选”、“特别优选”等相似表达的使用不旨在限制本发明。在不背离由权利要求所确定的本发明的范围的情况下，通常可进行本领域技术人员的视界内的添加、删除和修改。本发明可以以不同于本文具体描述的方式实施，并且本发明仅由所附权利要求限制。