专利名称：数字式光纤压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压力测量技术领域，特别涉及将机械式压力计改造成一种数字式光纤压力传感器的结构设计。
现有的机械式压力计是一种指针表盘直读式仪表。其结构基本上是在一表壳内部通过一转轴相连接的一个指针及一个螺旋压力管，当螺旋管受到压力后发生形变使轴转动并带动指针转动，通过表盘刻度可读出压力的大小。其技术指标为压力测量范围有多种(从真空度至低压，以及到上百个大气压的高压)，测量误差为2％。
现有的光纤压力传感器有两大类一类是光纤本身作为敏感元件例如强度调制的光纤微弯压力传感器和偏振调制的高双折射光纤压力传感器等，其优点是灵敏度高，缺点是长期稳定性较差、测量动态范围小。另一类是光纤只作为光信号传输元件，压力的敏感元件则有多种，例如可利用透明材料的弹光效应构成偏振调制的光纤压力传感器，利用遮光片或反射镜片构成的强度调制的光纤压力传感器等等。这一类光纤压力传感器输出都是模拟量，在光信号传输过程中抗干扰能力差；而且长期稳定性都比较差。
本实用新型之目的是利用原螺旋管式压力计长期稳定性好，结构简单的优点，改装成用光编码读出压力值，再用光纤传输此压力的编码光信号至远处的控制室，由此构成一个数字式光纤压力传感器，使其具有精度高、长期稳定性好、抗干扰能力强、可进行遥测，可与计算机连网等诸多优点。
本实用新型设计出一种数字式光纤压力传感器，包括在一表壳内通过轴承座固定一转轴，该转轴一端通过一传动机构与一压力螺旋管相连，其特征在于在所说的转轴另一端固定一码盘，还包括在该表壳侧壁上固定一匚型支架，该支架上、下端面相对位置上分别固定一光纤头及一光反射面，所说的码盘周边部置于其中，该光纤另一端连接有信号处理器。
本实用新型的工作原理与使用均与原指针式机械表头基本相同，即当压力螺旋管感受到压力时，它将变形并使转轴转动，转轴带动码盘旋转，光纤头射出的光位码盘后，再由反射面反射回光纤，最后由信号处理单元处理显示结果。
本实用新型还可在所说的表壳上固定一带有中孔的刻度表盘，所说转轴插入该表盘中孔之中，一指针置于该表盘之上并与转轴相连。所说的码盘为薄金属栅片。
本实用新型具有如下特点第一，由模拟量变为数字量，便于光纤传输，大大提高光纤传输的抗干扰能力；第二，可以提高测量精度，其压力误差可降为0.7％以下；第三，可用于只有微小转矩的压力计；第四，不破坏原有指针式压力表结构，因此可数字式、指针式两用。
附图简要说明
图1为本实用新型一种实施例结构示意图。
图2为本实用新型实施例的信号处理电路原理图。
本实用新型设计出一种数字式光纤压力传感器实施例，如图1、2所示，结合附图详细描述如下图1为本实施例结构示意图，其中表壳1为进行了局部切剖，以显示其内部结构。不锈钢丝转轴2通过表壳底面上的轴承座21固定于表壳1内的中间，表壳上端固定一带中心孔的刻度表盘3，转轴2正好从表盘中孔伸出，再与一指针4相连，转轴2下端部连接一由小齿轮51，齿条52组成的传动机构，压力螺旋管6与齿条52相连。在表盘3与小齿轮51之间的转轴上还固定一码盘7作为挡光器件，码盘7选用由极薄(约0.1mm厚)的金属片制成的金属栅片，栅片刻线数为100，直径为48mm；表壳侧壁上在金属栅片高度位置上安装一匚型支架8，支架上下两端相对应位置安装有带有聚光透镜的光纤头81及反光镜82，金属栅片的周边部正好穿过其间。其工作过程为当压力螺旋管感受到压力变化时，发生形变，通过传动机构带动转轴转动，转轴一方面带动指针转动可由表盘上的予先标定的刻度直接读出压力值；同时，转轴带动金属栅片旋转并不断切挡光纤出射的光束，光纤又将通过栅片返射回的光分两路送至信号处理单元进行处理，显示其结果。
本实施例的信号处理单元为已有技术，包括光电探测器，放大器，判向及信频电路，显示器。其中判向及信频电路如图2所示。本实施例电路部分通过对两路相差90°的输入脉冲信号进行倍频和判向，并提供可逆计数器的增、减计数信号，从而起到在光纤压力传感器中对刻度进行细分及对升、降压进行判断的作用。虚框内部分为倍频电路，它由RC延时电路和带施密特触发器的反向器组成，反向器兼起整形的作用，RC的值决定延时的多少，其大小视输入信号的脉宽而定。图4虚框外部分为判向电路，主要是对信号进行处理，使得在升压过程中只有升压信号UP起作用，而在降压过程中只有降压信号DOWN起作用，从而提供可逆计数器的增、减计数信号。
将升压Up信号和降压Down信号输入十进制异步可逆计数器74LS192，即可进行升、降压计数，并通过74LS48驱动数码管LC-5011显示出计数值。
本装置可方便地与计算机连网，实现对被测物的压力监控。
权利要求1.一种数字式光纤压力传感器，包括在一表壳内通过轴承座固定一转轴，该转轴一端通过一传动机构与一压力螺旋管相连，其特征在于在所说的转轴另一端固定一码盘，还包括在该表壳侧壁上固定一匚型支架，该支架上、下端面相对位置上分别固定一光纤头及一光反射面，所说的码盘周边部置于其中，该光纤另一端连接有信号处理器。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所说的表壳上还固定一带有中孔的刻度表盘，所说转轴插入该表盘中孔之中，一指针置于该表盘之上并与转轴相连。
3.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所说的码盘为薄金属栅片。
专利摘要本实用新型涉及将机械式压力计改造成一种数字式光纤压力传感器的结构设计领域。其特点是在原来的压力表的转轴上增加一金属栅片，在表壳侧壁上安装带有光纤头及反光镜的支架，光纤的另一端连接有信号处理器。本实用新型具有精度高、长期稳定性好、抗干扰能力强，可进行遥测，并可与计算机连网等诸多优点。
文档编号G01L1/04GK2242450SQ95220968
公开日1996年12月11日 申请日期1995年9月8日 优先权日1995年9月8日
发明者廖延彪, 赖淑蓉, 赵华凤 申请人:清华大学