采用光纤光栅的压力传感器的制作方法

本发明涉及压力传感器，尤其是涉及通过液体或气体压力变化改变光纤光栅应变的采用光纤光栅的压力传感器。

背景技术：

光纤光栅是通过紫外激光照射在光纤芯区引入周期性的折射率变化实现的。当单模光纤芯区折射率变化周期较小时，可使前向传输基模与后向传输的基模耦合并转移大部分功率，这种光纤光栅被称为光纤布喇格(fiberbragggrating,fbg)光栅，而满足这种能量转换或谐振的光波长被称为光纤光栅布喇格波长，或光纤光栅中心波长。

传统的气体或液体压力测量装置是通过弹性元件在压力变化时形状变化，带动相关指针转动，或使安装在其上的电子式应变传感器输出发生变化而实现的。通过指针转动只能比较粗略地读出压力大小，且压力数值无法采集和传输；电子式压力传感器信号需要相应的电路采集和传输，在某些无法保证供电、环境电磁干扰较大、传感器数量众多布线复杂、易燃易爆环境、信号传输距离较远等情况下，电子式压力传感器在实际应用中有较大困难。

光纤传感器具有传感头无需供电、不受环境电磁波干扰、多个传感器可通过一根光纤串联复用、传感头不产生电火花绝对安全、可远距离传输等优点，在某些环境中应用有较大的优势。采用光纤光栅进行压力传感的工作原理是将光纤光栅安装能受压力产生位移或应变的机械结构中。当压力变化时，机械结构变化使光纤光栅的应变发生变化，从而使光纤光栅的周期及中心波长发生变化([1]吴永红,屈文俊,邵长江,周巍,蔡海文.光纤光栅应变传感器光-力转换的理论方程[j].光学学报,2009,29(08):2067-2070；[2]胡志新,朱军,张陵.新型高准确度光纤光栅压力传感系统[j].光子学报,2006(05):709-711)。由于光波在光纤中传输损耗很小，因此可以通过很长(几公里或更长)的光纤将传感器与光波长变化检测仪器(解调仪)连接，实现远距离传感和测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供通过液体或气体压力变化改变光纤光栅应变的采用光纤光栅的压力传感器。

若无特别说明，本发明所述光纤光栅均指光纤布喇格光栅。

本发明设有传感器保护壳、铜制空心弯管、管道接口、铜制金属块、上金属保护套、下金属保护套、光纤光栅和光纤保护套；所述传感器保护壳设在铜制空心弯管、管道接口、铜制金属块、上金属保护套、下金属保护套和光纤光栅的外周，所述铜制空心弯管与管道接口相连接，上金属保护套和下金属保护套分别与铜制空心弯管末端和铜制金属块连接；光纤光栅分别与铜制空心弯管的上端口和铜制金属块的一端连接，光纤保护套设在传感器保护壳的顶部。

所述管道接口可采用m14×1.5规格管道接口，或其它规格的管道接口。

本发明接入待测点后，待测液体或气体通过管道接口进入铜制空心弯管中，当铜制空心弯管内压力不断增加时，铜制空心弯管会有变形拉伸的趋势，从而带动光纤光栅的拉伸，引起光纤光栅波长的变化，解调出铜制空心弯管内压力的变化，本发明通过液体或气体压力变化改变光纤光栅的应变。与直接在弹性应变材料上粘贴光纤光栅的方法相比，本发明无需粘贴的方案能够更好保证应变过程光栅中心波长的线性变化，得到更准确的测量值。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的典型测量曲线。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和2所示，本发明实施例设有传感器保护壳1、铜制空心弯管2、m14×1.5规格管道接口3、铜制金属块4、上金属保护套5、下金属保护套6、光纤布喇格光栅7和光纤保护套8；所述传感器保护壳1设在铜制空心弯管2、管道接口3、铜制金属块4、上金属保护套5、下金属保护套6和光纤布喇格光栅7的外周，所述铜制空心弯管2与管道接口3相连接，上金属保护套5和下金属保护套6分别与铜制空心弯管2末端和铜制金属块4连接；光纤布喇格光栅7分别与铜制空心弯管2的上端口和铜制金属块4的一端连接，光纤保护套8设在传感器保护壳1的顶部。

图2给出本发明实施例的典型测量曲线，使用时，本发明接入待测点后，待测液体或气体会通过m14×1.5规格管道接口3进入铜制空心弯管2中，当铜制空心弯管2内压力不断增加时，铜制空心弯管2会有变形拉伸的趋势，从而带动光纤布喇格光栅7的拉伸，引起光纤布喇格光栅7波长的变化，解调出铜制空心弯管2内压力的变化，通过液体或气体压力变化改变光纤布喇格光栅7的应变。

技术特征：

技术总结
采用光纤光栅的压力传感器，涉及压力传感器。设有传感器保护壳、铜制空心弯管、管道接口、铜制金属块、上金属保护套、下金属保护套、光纤光栅和光纤保护套；所述传感器保护壳设在铜制空心弯管、管道接口、铜制金属块、上金属保护套、下金属保护套和光纤光栅的外周，所述铜制空心弯管与管道接口相连接，上金属保护套和下金属保护套分别与铜制空心弯管末端和铜制金属块连接；光纤光栅分别与铜制空心弯管的上端口和铜制金属块的一端连接，光纤保护套设在传感器保护壳的顶部。无需粘贴的方案能够更好保证应变过程光栅中心波长的线性变化，得到更准确的测量值。

技术研发人员：董小鹏;丁仕祺;关云卿;卢丽华
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2018.10.26
技术公布日：2019.01.18