一种光纤光栅液压传感器的制作方法

本实用新型涉及一种光纤光栅液压传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术：

光纤光栅传感器是一种波长调制型光纤传感器，是现代光纤传感技术领域的研究热点之一。光纤光栅的传感原理是通过外界环境参量对光纤光栅中心反射波长进行调制来获得传感信息。光纤光栅传感器具有结构简单、耐高温、抗腐蚀、信号衰减小、抗强电磁干扰、易于集成安装等优点，能够处理常见检测技术难以解决的测量问题。光纤光栅传感器作为新型的测量手段，在海洋勘测、周界安防、工程检测、航空航天、自然灾害预警、工业自动化控制等都有广泛的应用。对于压力参数的测量也是光纤光栅传感器的应用之一。国内外对液压检测的研究和产品很多，目前市场上基于电磁式、机械式的传统液压检测装置依然占据主导地位。由于传统的液压传感器大多是有源器件，不仅体积笨重，功耗高，灵敏度也低，而且不适用于远距离的传输，另外在一些特殊的测试环境下(比如强电磁干扰、易燃易爆、高温高湿等条件)，传统的液压传感器具有很大的局限性，难以满足人类的检测需求，光纤光栅液压传感器可以有效的避免上述问题。

技术实现要素：

针对传统液压传感器的缺点，本实用新型提出了一种光纤光栅液压传感器，以解决传统液压传感器体积笨重，功耗高，灵敏度低，不适用于远距离传输，且在特殊环境下难以适用的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种光纤光栅液压传感器，其特征在于：包括弹性膜片及壳体，所述弹性膜片安装在壳体开口处，壳体内包含光纤光栅及传递形变的传动件、交叉式杠杆、第一支撑柱及第一等强度悬臂梁、第二支撑柱及第二等强度悬臂梁；所述交叉式杠杆由第一杠杆和第二杠杆交叉安装而成，所述传动件为倒T形结构，包括横杆和纵杆，所述纵杆的一端固定在横杆的中间处，另一端固定在弹性膜片的中心处，所述横杆形状为梯形，一端与第一杠杆相接触，另一端与第二杠杆相接触；所述第一等强度悬臂梁及第二等强度悬臂梁能产生弹性形变，第一等强度悬臂梁的一端固定在第一支撑柱上，另一端与第一杠杆相接触，第二等强度悬臂梁的一端固定在第二支撑柱上，另一端与第二杠杆相接触，所述光纤光栅粘贴在第二等强度悬臂梁上，光栅光纤与导出光纤连接，导出光纤通过引出孔伸出壳体。

进一步的，所述壳体为圆柱体，由不锈钢材料制成。

进一步的，所述弹性膜片为金属材料制成的圆形膜片。

进一步的，所述引出孔为圆形小孔。

进一步的，所述第一等强度悬臂梁与第一支撑柱垂直安装，第二等强度悬臂梁与第二支撑柱垂直安装，第一等强度悬臂梁与和第二等强度悬臂梁结构尺寸相同且关于传动件对称安装，第一支撑柱和第二支撑柱结构尺寸相同且关于传动件对称安装。

进一步的，所述第一杠杆和第二杠杆绕着交叉点旋转。

进一步的，所述光纤光栅在粘贴前进行了预拉伸。

进一步的，所述第一等强度悬臂梁与第一支撑柱垂直安装，第二等强度悬臂梁与第二支撑柱垂直安装，第一等强度悬臂梁与和第二等强度悬臂梁结构尺寸相同且关于传动件对称安装，第一支撑柱和第二支撑柱结构尺寸相同且关于传动件对称安装。

与现有技术相比，本实用新型结构简单，便于安装和重复使用，具有很强的实用性，适用范围广泛；采用波长解码技术，避免了光源功率和损耗对测量的影响，适合长期监测；采用等强度悬臂梁结构，可以增大传感器的测量量程，而且避免了光纤光栅悬空安装带来的损耗；采用弹性膜片和交叉式杠杆结构来传递外界液压变化，使得该传感器灵敏度高，动态范围大，线性度好，抗电磁干扰，易组网实现分布式在线监测，适用于复杂恶劣的环境。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种光纤光栅液压传感器的结构示意图；

图2是本实用新型一种光纤光栅液压传感器的工作原理图。

图中各标号：1-壳体、2-弹性膜片、3-第一支撑柱、4-第一等强度悬臂梁、5-传动件、6-第一杠杆、7-第二杠杆、8-导出光纤、9-引出孔、10-第二支撑柱、11-第二等强度悬臂梁、12-光纤光栅。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，图1为本实用新型一种光纤光栅液压传感器的结构示意图；本实施例中，一种光纤光栅液压传感器，包括弹性膜片2及壳体1，所述弹性膜片2安装在壳体1开口处，壳体1内包含光纤光栅12及传递形变的传动件5、交叉式杠杆、第一支撑柱3及第一等强度悬臂梁4、第二支撑柱10及第二等强度悬臂梁11；所述交叉式杠杆由第一杠杆6和第二杠杆7交叉安装而成，所述传动件5为倒T形结构，包括横杆和纵杆，所述纵杆的一端固定在横杆的中间处，另一端固定在弹性膜片2的中心处，所述横杆形状为梯形，一端与第一杠杆6相接触，另一端与第二杠杆7相接触；所述第一等强度悬臂梁4及第二等强度悬臂梁11能产生弹性形变，第一等强度悬臂梁4的一端固定在第一支撑柱3上，另一端与第一杠杆6相接触，第二等强度悬臂梁11的一端固定在第二支撑柱10上，另一端与第二杠杆7相接触，所述光纤光栅12粘贴在第二等强度悬臂梁11上，光栅光纤12与导出光纤8连接，导出光纤8通过引出孔9伸出壳体1。

第一等强度悬臂梁4与第一支撑柱3垂直安装，第二等强度悬臂梁11与第二支撑柱10垂直安装，第一等强度悬臂梁4与第二等强度悬臂梁11结构尺寸相同且关于传动件5对称安装，第一支撑柱3与第二支撑柱10结构尺寸相同且关于传动件5对称安装，使得交叉式杠杆的两端受力均衡。第一杠杆6和第二杠杆7并不是固定不动，而是可以绕着交叉点旋转。第一杠杆6的下端与第一等强度悬臂梁4及壳体的下表面相接触、第二杠杆7的下端与第二等强度悬臂梁11及壳体的下表面相接触，且可以滑动。

请参照图2所示，图2为本实用新型一种光纤光栅液压传感器的工作原理图；当有外界液压作用在弹性膜片2的外表面上时，将产生轴向和径向的应变，传动件5将轴向变化传递给交叉式杠杆，交叉式杠杆的力臂发生改变，此时，第一等强度悬臂梁4和第二等强度悬臂梁11也随之发生形变，进一步使得粘贴在第二等强度悬臂梁11上的光纤光栅12发生轴向性的拉伸，从而导致光纤光栅12的光栅周期和纤芯有效折射率均发生变化，最终使得光纤光栅12中心反射波长发生改变。通过外接光电探测装置检测到光纤光栅12反射波长的变化量就可以反推出外界液压的变化情况。

本实用新型通过等强度悬臂梁结构，可以增大传感器的测量量程，而且避免了光纤光栅悬空安装带来的损耗，通过采用弹性膜片和交叉式杠杆结构来传递外界液压变化，使得该传感器灵敏度高，动态范围大，线性度好，抗电磁干扰，易组网实现分布式在线监测，适用于复杂恶劣的环境。

应当理解的是，以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书界定。