一种轮辐式光纤光栅压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种轮辐式光纤光栅压力传感器，包括轮辐式应变梁，所述应变梁包括一对或多对对称设置的悬臂，压力荷载使得悬臂侧面产生切向应变；带有光纤光栅的光纤，其栅区紧贴悬臂侧面，用于感受悬臂侧面的切向应变，栅区至少一侧的光纤绕至栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，并引出。本发明专利技术提供的轮辐式光纤光栅压力传感器，通过光纤绕线避开与轮辐式传感器悬臂接触挤压导致的微弯，减小光纤损耗，避免光纤绕纤弯折导致光信号衰减严重，无法检测信号而传感器失效。法检测信号而传感器失效。法检测信号而传感器失效。

【技术实现步骤摘要】
一种轮辐式光纤光栅压力传感器


[0001]本专利技术属于光纤传感领域，更具体地，涉及一种轮辐式光纤光栅压力传感器。

技术介绍

[0002]轮辐式压力传感器是指利用感压元件对固体、气体和液体的压力进行测量的剪辐式传测压设备，表现出低外形、精度高、线性好、抗偏载、能实现过载保护等许多综合性优点。
[0003]光纤光栅是一种折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在传感领域得到了广泛的应用。
[0004]然而轮辐式光纤光栅压力传感器，经常发生光纤绕纤弯折导致光信号衰减严重，无法检测信号而传感器失效的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种轮辐式光纤光栅压力传感器，其目的在于通过光纤绕线，避开与轮辐式传感器悬臂接触挤压导致的微弯，减小光纤损耗，由此解决光纤绕纤弯折导致光信号衰减严重，无法检测信号而传感器失效的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，包括轮辐式应变梁，所述应变梁包括一对或多对对称设置的悬臂，压力荷载使得悬臂侧面产生切向应变；带有光纤光栅的光纤，其栅区紧贴悬臂侧面，用于感受悬臂侧面的切向应变，栅区至少一侧的光纤绕至栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，并引出。
[0007]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述光纤光栅其栅区另一侧的光纤直接通过顶部引出。
[0008]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述光纤光栅与悬臂中性面成45度。
[0009]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述光纤光栅离心侧的光纤绕制栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面。
[0010]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述带有光纤光栅的光纤，其栅区至少一侧的光纤绕制栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，并绕制不小于其弯曲半径的圈，引出。
[0011]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述悬臂的较近底面具有光纤固定件，用于固定光纤绕制的圈。
[0012]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述设有光纤光栅的悬臂侧面上设置有梯形凹槽，用于固定栅区。
[0013]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述轮辐式应变梁的至少一个悬臂，
两侧面分别设有光纤光栅。
[0014]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述悬臂两侧设置的光纤光栅相互垂直。
[0015]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述轮辐式应变至少一对对称设置的悬臂，其侧面设有中心对称光纤光栅。
[0016]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述光纤光栅串联或并联，优选串联。
[0017]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述轮辐式应变梁具有一体成型的悬臂和外轮；或
[0018]所述轮辐式应变梁包括悬臂和外轮，所述悬臂按照受力方向架设在外轮上。
[0019]优选地，所述轮辐式光纤光栅压力传感器，其所述轮辐式应变梁包括悬臂和外轮，所述悬臂按照受力方向架设在外轮上；
[0020]所述轮辐式光纤光栅压力传感器，还包括顶盖；所述顶盖与所述外轮配合，压紧所述悬臂；所述顶盖具有用于光纤穿出的通孔。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0022]本专利技术提供的轮辐式光纤光栅压力传感器，通过光纤绕线避开与轮辐式传感器悬臂接触挤压导致的微弯，减小光纤损耗，避免光纤绕纤弯折导致光信号衰减严重，无法检测信号而传感器失效。
[0023]优选方案，作为一种小体积的光纤光栅液气压力传感器，设置有第一光纤光栅和第二光纤光栅，分别固定在该应变梁悬臂端的左右两个侧面，即可有效地起到温度补偿的作用，又可提高该光纤光栅液气压力传感器灵敏度和准确度。
附图说明
[0024]图1是本专利技术提供的轮辐式光纤光栅压力传感器光纤绕缠示意图；其中，1为一种光纤顺势绕法，2为另一种光纤顺势绕法，3为本专利技术采用的光纤绕法；
[0025]图2是本专利技术实施例提供的光纤光栅液气压力传感器沿应变梁中心线的剖视图；
[0026]图3是本专利技术实施例提供的光纤光栅液气压力传感器正视图；
[0027]图4是本专利技术实施例提供的光纤光栅液气压力传感器主体和应变梁的剖视图；
[0028]图5是本专利技术实施例提供的光纤光栅液气压力传感器主体和应变梁的俯视图。
[0029]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：101为顶盖，102为中间部件，103为压力连接头，104为光纤引出孔，105为压力传导通道，201为承压膜片，202为传压杆，203为侧壁，204为端盖，205为凹槽，301为固定端，302为悬臂端，303为承压柱，304为第一光纤光栅，305为第二光纤光栅，401为环薄壁，402为圆环柱体。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之
间未构成冲突就可以相互组合。
[0031]本专利技术提供的轮辐式光纤光栅压力传感器，包括轮辐式应变梁，所述应变梁包括一对或多对对称设置的悬臂，压力荷载使得悬臂侧面产生切向应变；带有光纤光栅的光纤，其栅区紧贴悬臂侧面，用于感受悬臂侧面的切向应变；
[0032]所述栅区至少一侧的光纤绕至栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，优选绕制不小于其弯曲半径的圈，并引出，如图1中光纤3的缠绕示意。由于切应变能够实现更大量程的测量以及有更低的滞后、更高的精确度和很强的抗偏载能力，因此使光纤光栅感应悬臂侧向产生的切向应变，与轮辐式应变梁轴向方向保持大体一致，带有光纤光栅的光纤须引出与光纤光栅解调仪连接，故光纤引出时至少一侧需要绕开轮辐式应变梁的悬臂。然而光纤如果顺势越过悬臂，如图1中光纤1、2的绕缠示意，则难以避免光纤与悬臂接触挤压，并在挤压处形成微弯，严重时导致光信号严重衰减，甚至导致光纤断裂，我们发现这是导致轮辐式光纤光栅压力传感器，经常发生光信号波峰监测不到的问题的一大因素。通过将光纤光栅一侧的光纤，优选光纤光栅的离心侧，即轮辐应变梁中轴距离较远的一侧，反向绕至栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，则光纤处于相邻悬臂之间，呈自由弯曲形态，并且在底面固定处于底面呈平行姿态，不会由于与底面接触受到挤压并形成微弯，很好的避免了由于微弯导致的光信号过度衰减的问题，大幅降低了传感器的封装难度以及提高了成品率、精确度和使用寿命。同时在底面绕至呈不小于弯曲半径的圈，可传感器的光纤损毁机率需要预留一定长度的光纤，预留的光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，包括轮辐式应变梁，所述应变梁包括一对或多对对称设置的悬臂，压力荷载使得悬臂侧面产生切向应变；带有光纤光栅的光纤，其栅区紧贴悬臂侧面，用于感受悬臂侧面的切向应变，栅区至少一侧的光纤绕至栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，并引出。2.如权利要求1所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅其栅区另一侧的光纤直接通过顶部引出。3.如权利要求1所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅与悬臂中性面成45度。4.如权利要求3所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅离心侧的光纤绕制栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面。5.如权利要求1所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述带有光纤光栅的光纤，其栅区至少一侧的光纤绕制栅区所在侧面相邻的悬臂的较近底面，并绕制不小于其弯曲半径的圈，引出。6.如权利要求5所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述悬臂的较近底面具有光纤固定件，用于固定光纤绕制的圈。7.如权利要求1所述的轮辐式光纤光栅压力传感器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志伟，李立彤，熊良明，杭常东，陈礼庚，洪登，方勇，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：